新研究證明：激光可拐彎變速

來源：深圳市博特精密設備科技有限公司發布時間：2018-04-17 04:46:42

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，南非約翰內斯堡的維特沃特斯蘭德大學研究人員證明，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。這是科研人員次觀測到有角度的加速光，可能帶來借助此類特殊結構光場的新應用。

維特沃特斯蘭德大學物理學院教授安德魯·福比斯和實驗室工作人員在《物理評論A輯》雜志網絡版發表的論文中給出了上述實驗結論。

據物理學家組織網日前報道，在新研究中，研究人員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控制，這個參數可以隨時用一個刻入數字全息圖的標準液晶顯示屏來調整，這塊顯示屏比家用液晶電視屏還要小。

研究小組創建的能展示有趣物理屬性的復雜光線，可以用來探索一系列實際應用。

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導致角加速度，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。之后經螺旋路徑通過空間，螺旋就像發條一樣旋緊導致光可以被加速，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，導致其加速旋轉。
福比斯本人今年三月加入維特沃特斯蘭德大學物理學院，他本意是要促進新的結構光源實驗室的建設，專注于用數字全息圖創建自定義光場。此前，他和團隊成員就成功證明了光線可以被旋轉。
目前，該團隊希望將角加速光這一新的光學領域的有趣工具，用于研究基本物理過程，例如用光驅動微流體流動等。
根據愛因斯坦的相對論，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言：當恒星的光線擦過太陽時，會因為太陽的引力而產生彎曲，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，如果發現恒星的位置偏離了平時的位置，就證明恒星的光線發生了偏折。當時愛因斯坦的狹義相對論已經問世了六年，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重要的物理實驗之一，可惜當時大多數物理學家都沒有意識到它的重要性。
他于1915年發表了廣義相對論，甚至還計算出了星光在穿過太陽附近時將會產生的偏折角度：大約為1.75角秒！也就是在1915年，英國天文學家、劍橋大學天文臺臺長愛丁頓輾轉得到了愛因斯坦的論文。愛丁頓被愛因斯坦“優美又有力”的論文徹底傾倒，他認為如此重要的理論應該盡快介紹給英國人知道。可是當時是戰爭膠著的時期，整個英國反德情緒嚴重，根本不可能去發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現。
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月戴森在英國學會和天文學會上宣布：這次遠征隊的觀測結果支持愛因斯坦的理論，“他是對的！”
在英國天文學會宣布結果后，倫敦《泰晤士報》于11月7日發出頭版頭條新聞，以粗粗的黑體字寫道：“科學的革命：牛頓思想被推翻！”，愛因斯坦從此也迅速變成一名科學的偶像：你只要想想，他關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！
盡管英國學會和天文學會為此押上了它們全部的榮譽，科學界內仍然涌動著陣陣質疑的聲浪，不少人懷疑愛丁頓和戴森發表的結果。
三年后的1922年澳大利亞發生日全食，這次坎貝爾親自帶隊參加了觀測。由于經過周密的準備再加上老天幫忙，這次觀測大獲成功，觀測的精度也大有提高。坎貝爾自己得到的結果是1.72角秒，與愛因斯坦計算的1.75角秒非常吻合。
根據這一觀測結果，坎貝爾立刻宣布承認廣義相對論的科學性和正確性。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，全世界的天文學家都開始公認太陽對星光有偏折、愛因斯坦的預言比牛頓力學的預言更接近于觀測值，歷時近四十年的這場比賽終于結束，愛因斯坦贏了。
今天隨著科學技術的進步，我們可以不必等到日食的出現，直接用射電望遠鏡觀測星體發出的電波在太陽引力場中的拐彎，當然，實驗的結果都地證明了愛因斯坦的理論。

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