自然法則明確指出，光線必須沿著直線前進且有一定的速度。如今，南非約翰內(nèi)斯堡的維特沃特斯蘭德大學(xué)研究人員證明，激光可以沿著螺旋路徑穿越空間，能在射向遠方的時候加速和減速。這是科研人員第一次觀測到有角度的加速光，可能帶來借助此類特殊結(jié)構(gòu)光場的新應(yīng)用。
維特沃特斯蘭德大學(xué)物理學(xué)院教授安德魯·福比斯和實驗室工作人員在《物理評論A輯》雜志網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表的論文中給出了上述實驗結(jié)論。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報道，在最新研究中，研究人員首次證明了沿角度加速的光，以及其能被加速和減速的真實性。這種角加速可以被一個單參數(shù)控制，這個參數(shù)可以隨時用一個刻入數(shù)字全息圖的標(biāo)準(zhǔn)液晶顯示屏來調(diào)整，這塊顯示屏比家用液晶電視屏還要小。
研究小組創(chuàng)建的能展示有趣物理屬性的復(fù)雜光線，可以用來探索一系列實際應(yīng)用。
福比斯解釋說：“我們的角加速依靠軌道角動量，即所謂的‘扭曲光’現(xiàn)象。”
把波前光扭曲成螺旋形狀后，光線就能承載軌道角動量。在非恒定速度中的光旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致角加速度，而且，光線的加速和減速傳播定期從一種模式切換到另一種模式。之后經(jīng)螺旋路徑通過空間，螺旋就像發(fā)條一樣旋緊導(dǎo)致光可以被加速，松懈之后又形成減速。
有意思的是，通過如此這般“扭麻花”，自然地給光場提供了附加動量，導(dǎo)致其加速旋轉(zhuǎn)。
福比斯本人今年三月加入維特沃特斯蘭德大學(xué)物理學(xué)院，他本意是要促進新的結(jié)構(gòu)光源實驗室的建設(shè)，專注于用數(shù)字全息圖創(chuàng)建自定義光場。此前，他和團隊成員就成功證明了光線可以被旋轉(zhuǎn)。
目前，該團隊希望將角加速光這一新的光學(xué)領(lǐng)域的有趣工具，用于研究基本物理過程，例如用光驅(qū)動微流體流動等。
根據(jù)愛因斯坦的相對論，光是可以不沿直線行走的，也就是光會拐彎。
早在1911年，愛因斯坦就在一篇論文中預(yù)言：當(dāng)恒星的光線擦過太陽時，會因為太陽的引力而產(chǎn)生彎曲，而且我們可以測出這種光線的拐彎。愛因斯坦還給出了測量的方法：在日全食時，當(dāng)太陽光線被完全遮擋后，可以通過測定此時一些恒星的位置，并和平時這些恒星的位置相比較，如果發(fā)現(xiàn)恒星的位置偏離了平時的位置，就證明恒星的光線發(fā)生了偏折。當(dāng)時愛因斯坦的狹義相對論已經(jīng)問世了六年，可是幾乎沒有人能夠理解它、甚至幾乎沒有人對它感興趣。證明光線能夠拐彎的實驗是上個世紀最重要的物理實驗之一，可惜當(dāng)時大多數(shù)物理學(xué)家都沒有意識到它的重要性。
他于1915年發(fā)表了廣義相對論，甚至還計算出了星光在穿過太陽附近時將會產(chǎn)生的偏折角度：大約為1.75角秒！也就是在1915年，著名的英國天文學(xué)家、劍橋大學(xué)天文臺臺長愛丁頓輾轉(zhuǎn)得到了愛因斯坦的論文。愛丁頓被愛因斯坦“優(yōu)美又有力”的論文徹底傾倒，他認為如此重要的理論應(yīng)該盡快介紹給英國人知道。可是當(dāng)時是戰(zhàn)爭最膠著的時期，整個英國反德情緒嚴重，根本不可能去發(fā)表一篇德國人的文章，不過愛丁頓還是想了各種辦法在英國介紹了愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)。
1919年英國派出兩支日食觀測隊，一支由戴森帶隊到南美洲巴西的索布拉；另一支由愛丁頓帶隊到非洲西岸的普林西比島。1919年11月戴森在英國皇家學(xué)會和皇家天文學(xué)會上宣布：這次遠征隊的觀測結(jié)果支持愛因斯坦的理論，“他是對的！”
在英國皇家天文學(xué)會宣布結(jié)果后，倫敦《泰晤士報》于11月7日發(fā)出頭版頭條新聞，以粗粗的黑體字寫道：“科學(xué)的革命：牛頓思想被推翻！”，愛因斯坦從此也迅速變成一名科學(xué)的偶像：你只要想想，他關(guān)于宇宙的那些神奇思想竟然可以通過一次日食來驗證，這還了得！
盡管英國皇家學(xué)會和皇家天文學(xué)會為此押上了它們?nèi)康臉s譽，科學(xué)界內(nèi)仍然涌動著陣陣質(zhì)疑的聲浪，不少人懷疑愛丁頓和戴森發(fā)表的結(jié)果。
三年后的1922年澳大利亞發(fā)生日全食，這次坎貝爾親自帶隊參加了觀測。由于經(jīng)過周密的準(zhǔn)備再加上老天幫忙，這次觀測大獲成功，觀測的精度也大有提高?？藏悹栕约旱玫降慕Y(jié)果是1.72角秒，與愛因斯坦計算的1.75角秒非常吻合。
根據(jù)這一觀測結(jié)果，坎貝爾立刻宣布承認廣義相對論的科學(xué)性和正確性。以后在1929年、1936年、1947年和1952年等多次日全食時，世界各國的天文學(xué)家都組織了檢驗光線彎曲的觀測，精度也越來越高，所有的結(jié)果都顯示愛因斯坦的理論是正確的。到了二十世紀六十年代初，全世界的天文學(xué)家都開始公認太陽對星光有偏折、愛因斯坦的預(yù)言比牛頓力學(xué)的預(yù)言更接近于觀測值，歷時近四十年的這場比賽終于結(jié)束，愛因斯坦贏了。
今天隨著科學(xué)技術(shù)的進步，我們可以不必等到日食的出現(xiàn)，直接用射電望遠鏡觀測星體發(fā)出的電波在太陽引力場中的拐彎，當(dāng)然，實驗的結(jié)果都無一例外地證明了愛因斯坦的理論。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
