在完美真空中，光子的移動速度約為每秒30萬公里。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。操縱它們無法使我們提前達(dá)到外星，但可以為激光技術(shù)開辟道路。

　　物理學(xué)家們已經(jīng)對光脈沖的速度限制玩了一段時間，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*在日本電氣株式會社(NEC)位于美國普林斯頓的實驗室里，在銫原子氣體里實現(xiàn)了超光速脈沖。記錄這一精妙實驗的論文被Nature選為封面文章。

　　這一次，來自加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實驗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30%。

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

　　光子的速度被交織在一起的電場和磁場所鎖定。這一點(diǎn)是無法繞過的，但窄頻率內(nèi)的光子脈沖也會以創(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東西，正是這種 "波的波" 可以被調(diào)整為慢下來或加快，取決于其周圍的電磁條件。

　　用后來解釋貝塞爾光束的形象說法：兩道激光交叉，形成一個交叉點(diǎn)；當(dāng)激光轉(zhuǎn)向的時候，交叉點(diǎn)就會向前移動。但實際上，交叉點(diǎn)當(dāng)然不是一個真實的對象。

　　因為光的相互作用，以及外界磁場的影響，交叉點(diǎn)這個非實體的對象的移動速度，可以超越光速。

　　但，顯然我們無法利用它來超光速傳遞信息，因為要想制造一個移動的光線交叉點(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。

　　就我個人理解，超光速的光脈沖或者說“波的波”，本質(zhì)上都和光線交叉點(diǎn)差不多。用王力軍的說法，一束光里，大部分區(qū)域相互抵消，然后某個區(qū)域里加強(qiáng)，形成一個“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，實現(xiàn)的效果就是某種對象在光線里超光速“移動”，但實際上，要想在光里移動，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，也注定會失敗。因為脈沖的形狀總是導(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光源發(fā)送的光脈沖的群速度，通過調(diào)整氣體的比例控制光速，并迫使脈沖改變形狀。

　　整體效果由來自等離子體場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，該實驗有助于充實等離子體的物理學(xué)，并對當(dāng)前模型的準(zhǔn)確性提出新的限制。

　　從實踐上講，這對正在緩慢開拓的前沿技術(shù)來說是個好消息，因為它們可以繞過技術(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，這些材料往往會被損壞。使用等離子體流來放大或改變光的特性將繞過這個問題，但為了充分利用它，我們真的需要對其電磁特性進(jìn)行建模。

　　勞倫斯·利弗莫爾國家實驗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)。

　　這項研究發(fā)表在《物理評論快報》上。

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