超光速光脉冲在NEC实验成功

７月 ２０ 日,日本ＮＥＣ公司北美研究所的科研小组在《自然》杂志发表论文,宣布超光速光脉冲实验成功。 实验把激光射过一个长６ｃｍ密封着铯原子气的玻璃管,对铯原子气的状态进行调整后,在测量光从一端到另一端时,出现一奇妙现象。通常光通过这个６ｃｍ的玻璃管需要０．２ｎｓ,但现测结果显示,比这个时间提前６２ｎｓ时光脉冲的波峰部分就出现在玻璃管的另一端。这就是说,本来在一 ０．２ｎｓ的时间里应运动 ６ｃｍ的光,在铯原子环境里跑了２０ｍ。 过去也曾有过超光速现象实验的报告,但这次超光速现象是表现在完整的光脉冲上。…     

邮票上的物理学史——物理光学的发展

光学是和力学同样古老的学科．前面我们已经结合邮票,介绍过伊本·海赛姆、伽利略、牛顿、惠更斯和哈密顿对光学的贡献．邮票上记载着,在牛顿以后到１９世纪中叶麦克斯韦提出电磁理论前后这一段时期内,物理光学有以下几方面的进展．首先是光速的测量．丹麦天文学家罗默（１６４４～１７１０年）于１６７６年利用木卫相继两次发生蚀之间的时间间隔随地球—木星之间距离的变化来测量光速,他得到的光速为２１４０００ｋｍ／ｓ．这个结果虽然偏小,但这是人类历史上第一次测量光速,第一次得出光速是有限的而不是无穷大,仍是很有意义的．图…     

光速测定的演变

光速(c)是基本的物理恒量之一。它在光学、电学、原子物理学以至天文物理学上都有着极其重要的意义。从历史上来考察一下人类对这一恒量的探讨,也是一件颇饶趣味的事情。光行如闪,人类在很长的年代里一直以为光是以无限大的速度在行进着。到了十六、十七世纪之交,有些先进的科学家们却开始发生疑问:光真的没有一定的速度吗?伽利略(G)Galileo,1564-1642)曾经想用实验的方法来证明光速是一有限值,却没有获得肯定的结果。因为,在实际测定光速时,首先需要测出光在     

控制光速的有效方法——电磁诱导透明的原理和应用

光速减慢是自然界的一种普遍现象，并不是什么新奇的发现．例如，光在不同介质中的传播速度不同，都比真空中慢．问题的关键在于我们能将光速减慢到什么程度，怎样控制光速为人类社会服务．经过不懈努力，人们已经初步实现了控制光速的减慢，甚至还可以将光速减慢为零，进而把光存储起来．上述进展都是通过20世纪90年代发展起来的电磁诱导透明技术实现的．本文对该技术的原理和应用前景作一简要介绍．     

狭义相对论可解释超光速运动

澳大利亚阿德莱德大学数学学院教授吉姆-希尔和巴里-考克斯研究发现,爱囚斯坦的狭义相对论可用于描述超光速运动。根据爱因斯坦提出的这一著名理论,任何物体的速度都无法超过光速,但澳大利亚的数学家们研究出新的方程式,对狭义相对论进行扩展,能够解释打破这一速度极限的物体运动。     

光脉冲在铷原子蒸汽中的减慢与存储的理论与实验研究

光速是描述光子的诸多特性中的一个重要参量,由于真空中光速不变及粒子的速度上限是光速这二个重要的特性,光速一直是人们关注的问题,也是激励一代又一代科学家不断研究的长期课题.     

从近代物理学来看我的太阳梦

 ……以上所描述的我的太阳梦都是在梦想着如何利用沙漠的太阳来进行一场真正的能源工业革命。我以前曾骑着骆驼在荒芜的沙漠中游荡，那时一直在想：荒漠难道真正是上帝送给人类的不毛之地吗？文明的发展已经证明这并非如此，相当多的荒漠地带发现了大量的石油储存，并使许多阿拉伯国家因此而变得十分富足，这就已经说明了上帝的本意并不是这样的。那么对于那些没有石油、没有煤的荒原地区呢，上帝也早已经做了安排，那里的太阳就是每天在下着永无衰竭的石油雨，等待着人类发展出更好的技术去开采去利用。这难道还是梦吗？是，是个可以实现的梦。     

光速与光源运动的无关性

光速不变定律是相对论的基础,其内容为:光速在真空中的所有惯性系统都是一样的,它与系统运动方向无关,与光源的运动无关。这在建立相对论时是作为一个假定提出的。历史上有过很多人企图证明这个假定;与此相反,也有过很多人想维护利兹的假定:光速相对于光源是常数。在1924年前后对这一问题曾经有过热烈的争论,证实光速与光源的运动无关大都是利用双星的运动现象。     

试谈光速不变原理

光速不变原理是狭义相对论的一块基石.“所谓光速不变,简单地说,就是指光速与光源的运动伏态无关.”如果把光速不变原理与相对性原理融合起来表述,就是在任何惯性系中光速都一样. 光速不变原理的提出突破了十七世纪以来自然科学物质观、运动观、时空观的旧框框,导致了一次物理图景乃至自然科学图景的大革命.以光速不变原理为标志的相对论的出现,是物理学史,也是人类思想史上的一件大事,值得我们认真研究. 一、光速不变原理是自然科学 发展的必然结果 光速不变原理的出现,不是科学史上的偶然事件,而是十九世纪后期、二十世纪初年自然科学发展…     

快于光速的传递速度

 据２０００年７月２９日出版的英国ＮｅｗＳｃｉｅｎｔｉｓｔ周刊报道,瑞士科学家的一项实验证明：在量子世界内信息传递的速度可大大超过光速,他们测出了大于光速１５００倍的传递速度。科学家们所设计的速度捕捉机器包括一对“缠结着的”光子,这一对光子一旦牵结起来,两者的行为就如同一个光子,即使它们是位于宇宙的相对两侧。但物理学家们并不认为这违反相对论对光速的限制。日内瓦大学的蒂特尔（ＷｏｌｆｇａｎｇＴｉｔｔｅｌ）说,“人们不能用此效应去通讯,这与日常的信息不一样。”日内瓦大学的一物理实验小组制造一对缠结着的光子并将它们在１０．６千米长的光导纤维中向相反的方向发送。     

利用连续介质力学方法研究超光速现象

从可压缩连续介质角度出发,给出一种可以在空间二级准确度上兼容的相对论然而又允许超光速介质运动存在的数学描述.先给出无粘不可压缩流动的Euler方程可以改写成和电磁场方程相同的表达形式：在空间二阶准确度的意义上来说,不可压缩流+相对论近似等于可压缩流,它们都是和现在的实验结果相融的;给出可压缩流动的广义相对论.这也说明协变不变原理不过是可压缩流动的一种近似处理方法.新模型可以解释索么菲（A.Sommerfeld）提出的粒子在超过光速后减小能量反而加速的现象.     

相对论时空观--"低速到高速"之二

1奇特的光速 牛顿力学的失效首先来源于光速的奇特性,即光速与光源的运动无关.例如,在匀速前进的车厢内,在中央吊一光源(图1),它向四外发光.在车厢内测量,光源是静止的,向各方向传播的光的速率是相等的.如果在地面上测量,光源是运动的.实测结果,不但各个方向光的速率相等,而且这一速率和在车厢内测得的光的速率也相等,都是3×108m/s.光速的这一特性也可以说成是光速与参考系无关.这一特性完全背离了伽利略速度变换,从而根本上动摇了牛顿力学的基础而使之失效.     

相速度、群速度与超光速问题

相对论中指出了:真空中的光速c是信号传播的极限速度.然而.在一些力学、电磁学和光学书里,却常常看到相速度、群速度出现超光速的情况,这是否与相对论的理论相矛盾呢? 相速度、群速度都是用来描述波的传播的物理量.由于在实际情况中,无论是单色光源或者调谐锐度很高的无线电发射机,所发射的波总有一定的频率宽度,形成一个波列.因此,我们研究波的传播时,必须考察这一波列中所有单色波的合成波,它可以写作此频率区间 内所有各波的一个积分:由于ω=ω(K),ω0对应K0,△ω对应△K,将ω(K)在ω0附近展开:略去(2)式中的高次项,代入(1)式;由于A(K…     

试论王立军实验的意义

 2000年王立军等人在《自然》上发表了一篇重要论文“具有增益的超光速传播”,文中认为他们已成功地实现了光脉冲的超光速传播和从铯室(Ｃｓｃｅｌｌ)中的出射光脉冲在时间上超前于入射光脉冲。图1是实验的示意图:图1王立军实验(ＷＫＤ实验)示意图图1中,入射光脉冲于实验室参照系的时刻ｔ0进入铯室,于实验室参照系的时刻ｔＬ从铯室出去.在铯原子气的反常色散区群速指数ｎｇ=ｎ(ｖ)+ｖｄｎ(ｖ)ｄｖ=-310±5<0(1)光脉冲群速为负速度,即ｖｇ=Ｃｎｇ=-Ｃ310<0.(2)光脉冲在铯室内的通行时间为Δｔ(Ｃｓ)=ｔＣｓＬ-ｔ0=     

光速在减慢吗?

量子电动力学是物理学理论中最精确的.这一理论,描述带电粒子的亚原子行为和它们与电磁辐射的相互作用.理论推导结果与实验数据吻合得非常好,相差不到千万分之一.但R.Tarrach[1]揩出,至今只验证了理论的零温度形式.因此,他考虑了光子(电磁能或光波的波包)在温度相对低的我们现在的宇宙中传播的效应.Tarrach指出,使光子速度减慢占主导地位的效应,是传播光子与热辐射背景的光子相互作用.遗憾的是,这一效应非常非常小,很难用实验检验.在室温下(～300K),该效应只改变光速的 2.5 ×10-34!光速在减慢吗?@许槑[1]R.Tarrach,Physics Letters,133…     

对心碰撞的约束关系

题一，在光滑平面上，质量ｍ１＝１ｋｇ的小球，以ｖ１０＝５ｍ／ｓ的速度向前运动，与质量ｍ２＝２ｋｇ以ｖ２０＝２ｍ／ｓ的速度向前运动的小球发生正碰撞，设碰后ｍ２的速度ｖ２＝５ｍ／ｓ，求碰后ｍ１的速度ｖ１的大小和方向．图示．题二，同上题，设碰后ｍ２的速度ｖ...     

单频漫射光对原子的冷却与单色效应

计算了用单频漫射光作用于一个两能级原子产生的幅射压力，数值计算了辐射压力对原子速度分布的影响，并讨论其单色性，结果表明，采用这种机制冷却原子束，不仅能实现高效率的激光冷却，而且可以获得速度宽度小于８ｍ／ｓ的近单色原子。     

关于色散介质中的光速问题

近年来关于所谓的"超光速"现象的实验与理论引起了广泛的关注,得到了很多不同的讨论[1,2].这源于在特殊的介质里,一个光脉冲的各个单色模式虽有小于真空中光速c的相速度,其群速度却可以大于c,甚至变为负值.这使人们设想是否可利用此现象进行"超光速"的信息传送?但这样一来是否违背了爱因斯坦的相对论?     

光速的测量史

 光速是指真空中电磁波的传播速度,它是物理学中最重要的常数之一。人们最初是通过测量可见光的传播速度测得它的数值的,目前国际公认值是Ｃ＝２９９７９２４５８米／秒。光速是人们最早测量的物理常数,对光速测量方法的进展,不仅标志着光速在准确度上的不断提高,还充分反映了近代物理及其实验方法的惊人发展。人们对光速的测量可以分为以下两个阶段。１．１６７６年～１９２９年的２５０多年在这一阶段,人们确定了光速的有限性,并对光速进行了初步测量。１７世纪以前,天文学家和物理学家认为光速为无限大,宇宙中恒星发的光是瞬间到达地球的。     

物理学咬文嚼字之五十一速度

速度是切空间里的实在．速度对应的词有speed，velocity，celeritas等．光速作为时空连接的参数，它在Maxwell方程中的出现意味着它不是一般意义上的速度．光速c是个整数，或者就是1．利用△x／△t测定中微子的超光速反映的是一种物理学理解上的不足．