在完美真空中，光子的移動(dòng)速度約為每秒30萬(wàn)公里。這是信息傳播速度的嚴(yán)格極限。

　　雖然這一定律不可能被打破，但光本身的一些特性并不遵循這一規(guī)則。操縱它們無(wú)法使我們提前達(dá)到外星，但可以為激光技術(shù)開(kāi)辟道路。

　　物理學(xué)家們已經(jīng)對(duì)光脈沖的速度限制玩了一段時(shí)間，利用各種材料，如冷原子氣體、折射晶體和光纖，將它們加速，甚至減緩到幾乎停滯不前。

　　如在2000年，華裔科學(xué)家王力軍*在日本電氣株式會(huì)社(NEC)位于美國(guó)普林斯頓的實(shí)驗(yàn)室里，在銫原子氣體里實(shí)現(xiàn)了超光速脈沖。記錄這一精妙實(shí)驗(yàn)的論文被Nature選為封面文章。

　　這一次，來(lái)自加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和紐約羅切斯特大學(xué)的研究人員在熱的帶電粒子群中實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，將等離子體中的光波速度微調(diào)到——從光的真空速度的十分之一到超過(guò)30%。

　　這種超光速完全在物理學(xué)許可的范圍之內(nèi)。愛(ài)因斯坦的的狹義相對(duì)論穩(wěn)如磐石。對(duì)不起。

　　光子的速度被交織在一起的電場(chǎng)和磁場(chǎng)所鎖定。這一點(diǎn)是無(wú)法繞過(guò)的，但窄頻率內(nèi)的光子脈沖也會(huì)以創(chuàng)造有規(guī)律的波的方式進(jìn)行推搡。

　　整組光波有節(jié)奏的上升和下降，以一種被描述為群速度的速度穿過(guò)東西，正是這種 "波的波" 可以被調(diào)整為慢下來(lái)或加快，取決于其周圍的電磁條件。

　　用后來(lái)解釋貝塞爾光束的形象說(shuō)法：兩道激光交叉，形成一個(gè)交叉點(diǎn)；當(dāng)激光轉(zhuǎn)向的時(shí)候，交叉點(diǎn)就會(huì)向前移動(dòng)。但實(shí)際上，交叉點(diǎn)當(dāng)然不是一個(gè)真實(shí)的對(duì)象。

　　因?yàn)楣獾南嗷プ饔?，以及外界磁?chǎng)的影響，交叉點(diǎn)這個(gè)非實(shí)體的對(duì)象的移動(dòng)速度，可以超越光速。

　　但，顯然我們無(wú)法利用它來(lái)超光速傳遞信息，因?yàn)橐胫圃煲粋€(gè)移動(dòng)的光線交叉點(diǎn)，那必然事先就要存在兩道光線。所以要想傳遞信息，直接使用在前面的光線就行。

　　就我個(gè)人理解，超光速的光脈沖或者說(shuō)“波的波”，本質(zhì)上都和光線交叉點(diǎn)差不多。用王力軍的說(shuō)法，一束光里，大部分區(qū)域相互抵消，然后某個(gè)區(qū)域里加強(qiáng)，形成一個(gè)“亮斑”，類似于貝塞爾光束的交叉點(diǎn)。用環(huán)境因素控制形成亮斑的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)的效果就是某種對(duì)象在光線里超光速“移動(dòng)”，但實(shí)際上，要想在光里移動(dòng)，需要事先鋪設(shè)好光路。

　　而即便鋪設(shè)好光路之后，試圖用超越光速的“波的波群速度”傳遞信息，也注定會(huì)失敗。因?yàn)槊}沖的形狀總是導(dǎo)致信息失真——就像是試圖用量子隧穿效應(yīng)傳遞信息一樣。

　　現(xiàn)在，用激光將電子從氫離子和氦離子流中剝離，研究人員能夠改變由第二個(gè)光源發(fā)送的光脈沖的群速度，通過(guò)調(diào)整氣體的比例控制光速，并迫使脈沖改變形狀。

　　整體效果由來(lái)自等離子體場(chǎng)的折射和用于剝離它們的主激光器的偏振光造成的。

　　從理論上講，該實(shí)驗(yàn)有助于充實(shí)等離子體的物理學(xué)，并對(duì)當(dāng)前模型的準(zhǔn)確性提出新的限制。

　　從實(shí)踐上講，這對(duì)正在緩慢開(kāi)拓的前沿技術(shù)來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，因?yàn)樗鼈兛梢岳@過(guò)技術(shù)瓶頸。

　　激光器將是大贏家，尤其是威力巨大的各種激光器。老式的激光器依賴于固態(tài)光學(xué)材料，隨著能量的增加，這些材料往往會(huì)被損壞。使用等離子體流來(lái)放大或改變光的特性將繞過(guò)這個(gè)問(wèn)題，但為了充分利用它，我們真的需要對(duì)其電磁特性進(jìn)行建模。

　　勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室熱衷于了解等離子體的光學(xué)性質(zhì)并不是巧合，它是世界上一些最令人印象深刻的激光技術(shù)的所在地。

　　越來(lái)越強(qiáng)大的激光器正是我們所需要的東西，應(yīng)用從提升粒子加速器到改善清潔核聚變技術(shù)。

　　這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

　　https://www.sciencealert.com/pulses-of-light-can-break-the-universal-speed-limit-and-it-s-been-seen-inside-plasma