最新的研究發現,存在於光波中的「完全黑暗點」,可能以超光速移動。
一般而言,科學界認為任何物質或資訊的超光速傳輸都是不可能的,因為這將違反相對論與因果律,意味著訊號可能進行時間旅行並引發各種悖論。
但如果研究的對象本身沒有質量呢?根據3月5日發表於《自然》(Nature)期刊的一篇新論文,一個國際研究團隊表示,他們觀測到了光波中的「暗點」(dark points),這些暗點可以以超過光速的速度移動,驗證了一個可追溯至1970年代的理論預測。
研究人員所觀測到的這些「暗點」,本質上是光波結構中的微小「空洞」或渦旋,團隊認為它們可以比周圍的光場移動得更快。
新聞稿中形容:「儘管聽起來很奇怪——想像河流中的一個漩渦的移動速度超越水流本身——這種現象是真實存在的。在此之前,它僅存在於理論中。」
由於這些渦旋既不攜帶資訊,也沒有質量,因此在技術上並未違反Albert Einstein的相對論。而且,它們甚至比「黑暗」還要黑。論文指出,這些渦旋是光波振幅降為零的「零點」。換句話說,它們是嵌在光場中的「完全黑暗點」。
為了即時捕捉這些渦旋的運動,研究人員使用改良過的高速電子顯微鏡,在短短四千兆分之一秒的時間尺度內進行觀測。透過將多次實驗中的數百張影像疊加,團隊製作出時間序列影像,觀察這些渦旋彼此碰撞,有時甚至超越光速。
這項發現支持了英國理論物理學家Michael Berry在1978年提出的理論,他當時預測這些渦旋的速度可以達到「超光速」。
論文的通訊作者、助理教授Ido Kaminer表示:「我們的發現揭示了自然界的普遍法則,這些法則適用於各種波動,從聲波、流體流動到像超導體這樣的複雜系統。」他補充,這項突破提供了一種強大的技術工具:透過一種新的方法(電子干涉術),可以更清晰地成像並追蹤材料中納米尺度現象的運動。
換句話說,這項最新發現短期內不會讓曲速引擎成為現實,但它能讓研究人員更深入地觀察光本身的行為。
Kaminer補充:「我們相信,這些創新的顯微技術將使我們能夠研究物理、化學與生物學中隱藏的過程,首次揭示自然界在最迅速、最難以捕捉的瞬間是如何運作的。」#
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