物理学家成功测量“负时间”!光子竟然在进入之前就离开了?
如果你曾经参加派对早到了这种程度——甚至在到达之前就离场了,恭喜你,你成功体会到了量子光子的神奇日常。
由 Aephraim Steinberg 教授领导的 多伦多大学 量子物理学研究团队,最近成功对一种被称为“负群延迟(negative group delay)”的现象进行了直接测量。他们观察到,穿过超冷铷原子云的光子,竟然在 完全进入之前就已经从出口射出了。
⚛️ 量子物理的高情商翻译:
光子并没有在原子云内部堵车,而是凭借光波的相干叠加与干涉特性,使得出口处的波峰信号在入口波峰尚未完全踏入时就已经触发,从而在精确计时器上算出了“小于零”的停留时间。
这难道是发明了时间机器?
先别急着拔掉时光机的电源!研究人员强调,这种现象 并没有 违反因果律,也没有打破信息不能超光速传播的物理铁律。因为光兼具粒子性与波动性,波形的重叠与相干干涉在极高精度的原子测量中,产生了这种违背日常直觉的“倒计时”错觉。
“弱测量”技术如何破局
通常情况下,在量子传输过程中强行观察粒子会彻底破坏量子态(海森堡不确定性原理表示很赞)。多伦多团队采用了 弱测量(Weak Measurement) 技术,用微弱的辅助激光轻柔探测原子激发态,在不摧毁光子的前提下完成了测量。研究证实,量子数学公式中的“负时间”确实对应着可测量的真实物理状态。
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