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時空隱形斗篷

"利用光學原理在瞬間隱藏物體!"


撰文/麥森(John Matson)
翻譯/宋宜真

 

  多年來,物理學家發展出的隱形斗篷已經越來越精巧。這是一種物理裝置,可以巧妙重新調整光在空間中某個區域的路徑,進而有效隱藏其內的任何物體。現在,美國康乃爾大學的研究人員更首度發展出時空斗篷,可以隱藏某一時刻中的某個物體或事件。 



  康乃爾大學的博士後研究員弗里德曼(Moti Fridman)等人,在實驗中讓一道雷射穿透一具實驗儀器,然後進入偵測器。只要有物體(甚至另一道光線)位於這道雷射光所行經的路線上,基本上都會讓雷射光發生改變,偵測器便會偵測到變化。不過,弗里德曼等人運用一些巧妙的光學原理,能在光線中製造出短暫的時間間隙,然後再恢復原狀,彷彿光線未曾發生任何變化,因此偵測器也不會偵測到任何改變。那些原本會改變光線的物體或事件,在這個時間間隙裡會讓光線平順地通過,不會在偵測器中留下蛛絲馬跡。 



  在一般情況下,光脈衝會與雷射交互作用,進而在特定波長產生尖波。現在,在斗篷的掩護之下,偵測器幾乎偵測不到這個會洩漏內情的尖波。 



  這個斗篷的運作原理,是利用光線中不同顏色的光在穿透特定介質時,會有不同的行進速度。研究人員藉由一個稱為「時間透鏡」的裝置,把單一顏色的雷射光分成各種波長,再使這些光波一半減速、一半加速,如此便能在雷射光中創造出非常短暫的時間間隙,只要在雷射光射入偵測器之前,利用相反的透鏡程序,使雷射光恢復成單一波長,便彷彿什麼事情都沒發生過。 



  弗里德曼等人所創造出的時間間隙非常小,只維持了50皮秒(50×10-12秒)。研究人員表示,這個間隙可以稍微擴大,但受限於光的散射和色散作用,這個時空斗篷的範圍頂多只能維持在幾個奈秒之內。詳情請見今年1月5日的《自然》。

 

【本文轉載自《科學人雜誌》2012年4月號】