
香港科學家聲稱已證明單一光子在真空中不可能以超過光速的速度傳播,這使得時間旅行似乎變得不可能。
這些發現與愛因斯坦的論點相符,即光速是“宇宙的交通法則”,或者換句話說,沒有任何東西的運動速度可以超過光速。當然,人類對時間旅行的夢想長期以來都建立在愛因斯坦的理論是錯誤的這個希望之上。研究團隊表示,早在1999年,科學家就發現了光脈衝在某種特定介質中以超光速(比光速更快)傳播的現象,讓我們看到了一線希望。然而不幸的是,後來證實這只是一種視覺效應,所涉及的光子實際上並不能傳遞訊息。
此後,關於單一光子是否真的能夠超越光速的爭論一直不斷。這項由香港科技大學杜勝旺教授領導的研究團隊進行的實驗,利用可控波形測量了光子的極限速度。以下是新聞稿中的解釋:
香港科技大學的研究團隊採用了一種演示方法,不僅需要產生單一光子,還需要將光脈衝前端的波動傳播(即光子波包的光學前驅體)與其餘光子波包分離。為此,杜教授的團隊產生了一對光子,然後讓其中一個光子穿過一組雷射冷卻的銣原子,利用電磁感應透明(EIT)效應。他們首次成功觀測到了單一光子的光學前驅體。
研究團隊發現,作為單一光子中最快的部分,前驅波前始終以真空中的光速傳播。在任何色散介質中,單一光子的主體波包的傳播速度都不會超過真空中的光速,並且在慢光介質中,其傳播速度可能會延遲高達500奈秒。即使在群速度(光脈衝峰值)超過真空中光速的超光速介質中,單一光子的主體部分也不可能比其前驅波傳播得更快。
這對我們來說意味著:時間旅行可能根本不可能。杜教授表示,他們的研究結果「證實了資訊隨光傳播速度的上限。透過證明單一光子不可能超越光速,我們的研究結果終結了關於單一光子攜帶資訊的真實速度的爭論。」這反過來表明,時間旅行是不可能的,而幾十年來備受喜愛的科幻作品可能並非完全基於事實。
[每日郵報,香港科技大學]