光，您停一停！

科学技术的威力，在于能使一个个“不可能”变为“可能”。

谢培

2001年1月19日，从美国哈佛大学传来一个振奋人心的消息，两个研究小组同时宣布，他们各自独立地勒住了光的“笼头”，使光的速度降为零。这是基础研究领域的一个重要突破，它将对人类认识自然和改造自然产生深远影响。

光是最常见的物理现象之一，是人类认识自然和改造自然的重要对象，也是认识自然和改造自然的重要工具。对光的研究和应用的每一个突破，诸如显微镜、望远镜、激光、光纤，等等，无不对人类社会产生了重大影响。

光是世界上速度最快的物质，真空环境中光速达每秒30万千米。光在穿过不同介质时会因折射而降低速度，不过穿过普通透明材料，比如玻璃或者水，光速减慢幅度并不很大，如果试图进一步减慢光速，大多数情况下都会导致光被介质大量吸收。

科学家经过研究发现，如果采用一种特殊的介质，不但可以令光速减慢至惊人程度，而且不至于被介质吸收。科学家采用的特殊介质，由施加激光后的超低温原子云构成。研究人员首先将大量金属原子组成的原子云冷却至接近绝对零度，形成所谓的“玻色-爱因斯坦凝聚”状态，在这种低温状态下原子的速度几乎等于零。结果金属原子就被迫互相重叠，形成一种“冷凝物”。这种冷凝物一般会吸收照射它的光线，然后科学家用激光束处理“冷凝物”，大幅度地改变了它的折射率，使光可以通过。值得一提的是，取得这一成果的主要科学家之一是美国华裔物理学博士雷内•候，她领导的小组采用了钠原子作为冷凝物的材料，而另一个小组则使用了铷原子。科学家不但可以将光“冷冻”成静止状态，而且还可以将其“解冻”重新恢复到正常光速。

这两个研究小组在1999年2月已经利用这种超低温原子云为介质，成功地使光在其中的传播速度降低到真空中的两千万分之一，即每秒17米。这一成果被多个国家评为1999年十大国际科技成就之一。

人类对光的研究道路是曲折漫长的。光是电磁波，但早在认识到是电磁波以前，人们就对光进行了研究。17世纪科学家对光的本质提出了两种假说：一种假说认为光是由许多微粒组成的；另一种假说认为光是一种波。19世纪科学家证实了光是一种电磁波，光的电磁理论首先由英国科学家麦克斯韦于1864年较为完整地提出。但到20世纪初科学家又发现光具有粒子性，人们在深入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性。

对光的研究具有极其重要的意义：首先，它可以揭示物质世界的更深层次的奥秘，为人类认识自然提供重要参考。爱因斯坦相对论的创立就源于对光的研究。其次，对光的研究具有极大的实用价值。1960年激光的发明，使得人类进入了一个新时代。激光手术、激光防伪技术、激光扫描技术都已进人日常生活。目前的因特网主干线以及正在建设的信息高速公路就是以光纤为基础的，而光纤是激光的一个重要应用领域。

将光速降为零的技术具有广泛的应用价值，其中包括存储和传输信息的新方法，以及诸如光学开关等以光为基础的新装置。比如这种新介质不会使热能随激光而传递到被激光所照射的物质上，对于研制未来的光学计算机具有非常重要的意义。此外，利用它可开发将不可见的红外线转换为肉眼可识别的可见光的技术、减少通信系统中的噪音以及研制性能更好的视频显示和夜视装置等。

由于计算机芯片的微型化已接近极限，人们越来越寄希望于全新的计算机技术带动信息技术的发展。目前科学家认为，光子计算机与生物计算机和量子计算机一样有可能引发全新的革命。根据推测，未来光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到1万倍。1990年1月29日，美国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光学计算机，它采用砷化镓光学开关，运算速度达每秒10亿次。尽管这台光学计算机与理论上的光学计算机还有一定距离，但已显示出强大的生命力。

对光速降为零的机理研究刚刚起步，对它的应用研究还为时过早。不过，科学家相信，在科技发展日新月异、经济发展一日千里的21世纪，从基础研究的重大突破到实际应用将更加迅速，控制光速的技术将会像激光技术那样很快地走进千家万户。

发布时间：2012/6/13 上午9:53:22  阅读次数：4789