光速攝像機(jī)

為了制作捕捉光子移動(dòng)的視頻，科學(xué)家使用了一臺(tái)超高速掃描攝影機(jī)，該攝影機(jī)一般用于測(cè)定光強(qiáng)和光持續(xù)時(shí)間。不過(guò)這臺(tái)攝影機(jī)會(huì)因?yàn)橘|(zhì)子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)將畫(huà)面分割成多個(gè)單維圖像，所以制作出的視頻實(shí)際上是上萬(wàn)億個(gè)分離圖像的組合。

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，它可以被用作“光速攝像機(jī)”。科學(xué)家稱(chēng)它可以用于醫(yī)療成像，比如光學(xué)超聲波應(yīng)用。在攝像機(jī)不能記錄重復(fù)活動(dòng)的應(yīng)用中，它可以用于捕捉光如何散射在物體上，分析其物理結(jié)構(gòu)。另外，該攝像機(jī)系統(tǒng)未來(lái)還可能用于消費(fèi)者的相機(jī)上，人為創(chuàng)造出柔光箱等其它昂貴演播室照明設(shè)備所產(chǎn)生的光照效果。

美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)媒體實(shí)驗(yàn)室最新開(kāi)發(fā)出了一種光速攝像機(jī) 系統(tǒng)，每秒捕捉1萬(wàn)億幀畫(huà)面，可觀察光子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

為了尋找光速的微小波動(dòng)，研究人員認(rèn)為可以在較大的宇宙尺度上尋找其痕跡，在一些極端而遙遠(yuǎn)的天文現(xiàn)象中觀察光的速度性質(zhì)，比如伽瑪射線暴可以產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖輻射，并且能作用相當(dāng)長(zhǎng)的距離，在如此大的尺度上光速的波動(dòng)是可以被檢測(cè)到的。此外，馬塞爾·爾本以及其他小組成員還建議使用鏡子反射激光光速來(lái)驗(yàn)證光速是否是非恒定的理論，這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法與著名的掩等測(cè)量光速實(shí)驗(yàn)有些類(lèi)似，通過(guò)計(jì)算一束激光在反射鏡中反彈的次數(shù)來(lái)驗(yàn)證光速是否恒定。2100433B

真空光速作為物理學(xué)上的重要常數(shù)，是科學(xué)家馬塞爾·爾本研究的重點(diǎn)，由于光速的限制，超光速宇宙飛船是否能實(shí)現(xiàn)呢？

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道 ，眾所周知，光速是物理學(xué)上的一個(gè)重要常數(shù)，愛(ài)因斯坦的相對(duì)論中認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)法超過(guò)真空中的光速，但是一些科學(xué)家正在探索光速是否為非恒定的可能性，這一宇宙速度極限可能與空間真空性質(zhì)有關(guān)。光的速度在宇宙學(xué)和天文學(xué)上都有明確的定義，光速不僅是電磁波的傳播速度，同時(shí)也適用于萬(wàn)有引力的作用，在假設(shè)光速恒定的條件下，科學(xué)家又推出了許多結(jié)論，比如物理學(xué)上的無(wú)量綱數(shù)：精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)(阿爾法)、定義電磁力的強(qiáng)度等。變化的光速會(huì)改變分子鍵的性質(zhì)以及核物質(zhì)的密度。

光速恒定的前提也與宇宙的大小存在關(guān)聯(lián)，非恒定的光速可能導(dǎo)致宇宙的收縮，但光速是宇宙中任何物體都不可能超過(guò)的速度。在2013年3月份，歐洲物理學(xué)期刊D發(fā)表了兩篇關(guān)于光速的論文，研究人員試圖從宇宙空間的量子特性角度尋找光速的奧秘，兩篇論文都提出了不同的光速作用機(jī)制，認(rèn)為在一個(gè)假設(shè)出現(xiàn)改變的前提下，光速可能出現(xiàn)改變，但是這樣的空間并不是“空”的，而是充滿了虛擬粒子的巨大“宇宙湯”。

由于光速被認(rèn)為是無(wú)法超越的，而且星系之間有著巨大尺度的空間，因此科學(xué)家提出了多種超光速旅行的方法，比如一種被稱(chēng)為“時(shí)空波”的技術(shù)可讓星際飛船以“沖浪”的方式實(shí)現(xiàn)超光速旅行。到目前為止，科學(xué)家對(duì)曲速驅(qū)動(dòng)的方式幾乎一無(wú)所知，未來(lái)的太空飛船會(huì)是何種模樣也是個(gè)未知數(shù)，曲速飛船背后的物理基礎(chǔ)純粹是理論上的認(rèn)識(shí)，而且還需要提供大量的能量源。

來(lái)自法國(guó)巴黎第十一大學(xué)物理學(xué)家馬塞爾·爾本在他的論文中提到，看上去似乎是宇宙真空的環(huán)境通常被假設(shè)為空的空間，量子物理學(xué)定律在粒子尺度上可“規(guī)范”亞原子粒子等的行為，我們所說(shuō)的空的空間實(shí)際上是充滿了基本粒子，比如夸克等，這些虛粒子使得真空環(huán)境出現(xiàn)微小的變化，從而決定了光速可能不是常數(shù)，應(yīng)該是隨著虛粒子波動(dòng)出現(xiàn)一定程度的改變。宇宙中的虛粒子是無(wú)法被直接探測(cè)到的，但是它們?cè)诹孔游锢韺W(xué)中確是存在的，從量子水平上來(lái)看，空的宇宙空間并非是虛空，其中充滿了基本粒子對(duì)，比如夸克和反夸克，它們與自己對(duì)應(yīng)的粒子總是呈現(xiàn)配對(duì)的關(guān)系，當(dāng)物質(zhì)與反物質(zhì)粒子碰撞時(shí)就會(huì)發(fā)生湮滅。

光子在宇宙空間中穿梭時(shí)，可與虛粒子發(fā)生相互作用，對(duì)此物理學(xué)家馬塞爾·爾本和他的同事們提出了虛粒子能量可能使光速發(fā)生改變的理論，由于虛粒子與光子之間的相互作用存在隨機(jī)的特點(diǎn)，因此光子的移動(dòng)速度也會(huì)隨該影響的作用而出現(xiàn)變化。對(duì)于光速非恒定的理論假設(shè)，馬塞爾·爾本通過(guò)本項(xiàng)研究提出了在量子理論框架下的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，認(rèn)為光速的非恒定需要這兩個(gè)因素的作用，而且真空中單位體積的虛粒子數(shù)量與光子的傳播速度存在關(guān)聯(lián)。憑借著先進(jìn)的觀測(cè)儀器，科學(xué)家們已經(jīng)精確測(cè)量了光速，即便虛粒子對(duì)光速構(gòu)成了影響，那么這樣的影響也應(yīng)該是非常微小的。