“超光速实验”引起全球关注
2001年5月11日

/王力军
今年5月起,一个消息在大报小报上炸响,至今还在网上延烧,那就是华裔科学家王力军主持的“超光速实验”。如果“超光速”得到验证,那就意味着现代物理学的基础理论爱因斯坦相对论的瓦解,因为相对论的基础之一是没有任何东西可以超越光速。然而6月份,在美国新泽西州NEC研究所做研究员的王力军站出来澄清了,所谓“超光速”是媒体以讹传讹的报导。他的实验只是利用铯原子气体的反常色散现象,成功地在实验中使激光脉冲群速度达到真空光速的310倍之多。这一现象表明光波群能以“超光速”传播。但凭这种现象并不能“推翻爱因斯坦相对论”。
据报导,王力军和他的研究小组采用一种新方法,用激光将通常为16种量子状态下的铯原子置于仅一种量子状态之下,组建了一个长6厘米的铯原子气室。在气室入口和出口分别放置了探测器,然后将一束持续时间3.7微秒的激光脉冲射向气室。观察到在气室出口的探测器相比于真空状态下提前62纳秒测到了同样形状的光脉冲。这表明,强烈的反常色散使得脉冲顶在进入气室之前就已离开了气室。光脉冲在铯原子气体中的群速度为光速的310倍,脉冲能量及波形在介质传播中无较大改变。
就在王力军将他的研究成果交由《自然》杂志等待发表的期间,该项实验被《纽约时报》于5月30日抢先报道。其报道的用词震惊全球:“华裔科学家王力军和他的同事成功地打破光速极限,在实验室把光的速度提高了300倍。”此后随着各种媒体不断转载转述,标题越来越耸人听闻,描述也越来越与基本事实疏离。如他被描写成“发现超光速”的科学家,其实验“推翻爱因斯坦相对论”。而他发现的“超光速”传输方式,不但可以用来研发“没有时间差距”的电脑运送数据科技,甚至还有可能用来打造“时间飞行器”,进而打破自然界因果规律等等。
看到各种报章报道的王力军感到浑身不自在,6月初,他在美国媒体上公开说出了自己的苦恼,担心自己会因这些报道而成为科学界的笑柄。王力军说,他的“超光速”研究,其实在过去已被证明过,这在光学研究界亦不是破天荒的发现。
王力军在接受新华社记者采访时解释了“超光速实验”到底是怎么回事。他说,虽然观察到的光脉冲波峰速度超过光速,但这并不意味着实现了信号的超光速传播。光波是有长度的,只有波头的传播速度才可以算作是信号的传播速度,作为波峰传播速度的群速度不能用于计算信号传播速度。
群速度有可能超光速,但波头的速度是始终超不过光速的,因而与狭义相对论是吻合的。
王力军说,他的实验表明,在人工特制的透明介质中,光波群速度可以远远超过真空中的光速,这是自然界见不到的现象。传统物理学认为,任何有质量的物体的运动速度不会大于光速。“尽管这一结论依然正确,但以前被错误地应用于光的领域。我们的实验证明,光的群速度并不为它的真空速度所限,‘超光速现象’也可以在透明介质中发生。”
不过他认为,这一现象“不违反狭义相对论的基本原则,也不违背因果律,即事件的原因发生在其结果之前。这种现象并不能用于超光速传递信息或超光速旅行。”
现在新泽西州普林斯顿的NEC基础研究所负责量子光学研究项目的王力军是中国旅美学者。1986年他从中国科技大学现代物理系毕业后,赴美国罗彻斯特大学攻读博士学位。1992年在获得博士学位后,又到北卡罗来纳州的杜克大学做博士后,进行原子物理研究。据报导,1996年间王力军看了加州大学伯克莱分校一位赵教授的论文,对“超光速”产生了浓厚兴趣,开始了这方面的探索,曾先后发表了数十篇光学方面的专业论文。除了在新泽西州普林斯顿的NEC基础研究所进行研究工作外,王力军还兼任了美国光学学会权威杂志《光学通信》量子光学与激光光谱方面的专题编辑。(翰海)
|