本文参加百家号 #科学了不起#系列征文赛 。
我们都知道光速为299792458m/s ， 恒定不变 ， 但罗兰科学研究所的哈佛大学物理学家莱恩·豪就曾经降低了光速 ， 并最终实现了将光速降为0 ， 这又是怎么做到的呢？这是不是意味着光速恒定不变是错误的呢？
我们知道光在真空中的传播速度是恒定不变的 ， 但光在不同介质之中的传播速度却是会发生变化的 ， 比如光在水中和在空气中的传播速度就有着明显的差别 。 既然光速是恒定不变的 ， 为什么在不同介质之中传播的速度会发生变化呢？不同的介质是由不同的分子或原子所构成的 ， 光在通过这些介质的时候会与原子或分子发生作用 ， 说得通俗一点就是被分子或原子吸收再释放 ， 而这一进一出就耽误了时间 。 虽然光传播的速度是恒定的 ， 但在介质中传播的光所走过的距离要比我们认为的更长 ， 因为它要在无数的原子之中进进出出 ， 所以我们测得介质中的光速就要比真空中的光速慢 。
既然明白了光在介质中传播速度变慢的原因 ， 自然就可以人为降低光速 ， 于是莱恩·豪就开始带领她的科研团队进行这项降低光速的实验 。
要显著降低光速 ， 首先就要选择一种合适的介质 ， 莱恩·豪的目光盯上了金属钠 ， 她和她的科研团队首先在真空容器之中将金属钠加热到了350度 ， 此时的金属钠就成为了一种云状物质 ， 也就是气态钠原子云 。
接下来要做的就是为这片钠原子云塑性 ， 她们首先让气态钠原子云穿过一个小孔 ， 然后通过磁场隔离将其塑形为短径0.01毫米、长径0.2毫米的圆台状 ， 在这团圆台状的气态钠原子云中包含了500-1000万个原子 。 只是依靠这一团圆台状的气态钠原子云能够降低光速吗？能 ， 但是极其有限 ， 所以还需要非常重要的一步 。
在我们看来 ， 一团物质 ， 无论是金属 ， 还是液体 ， 又或者是这团圆台状的气态钠原子云 ， 它们都是静止不动的 ， 但实际上不是 。
从宏观角度来看 ， 它们似乎确实是静止的 ， 但实际上它们内部的分子和原子始终都处于运动之中 ， 而微观的运动在宏观的表现就是温度 ， 微观粒子的运动速度越快 ， 所表现出来的温度就越高 ， 要让这团圆台状的气态钠原子云能够有效降低光速 ， 就必须要让它的原子运动停下来 ， 于是莱恩·豪和她的团队使用来自各个方向上的激光束撞击这些钠原子 ， 并最终让这些原子近乎于静止不动 ， 而它们的温度也降低到了接近绝对零度 。
当然 ， 微观粒子是不可能绝对静止的 ， 而绝对零度也是不可能达到的 ， 但这已经足够了 。
这些几乎完全静止的钠原子呈现出了一种新的物质状态 ， 这种物质状态不同于通常所说的固态、液态和气态 ， 它是玻色爱因斯坦凝聚态 ， 在这种状态下的原子紧密排列 ， 所有的原子统一行动 ， 就如同一个原子一般 。
至此 ， 实验准备已经彻底完成了 ， 当光子进入这团玻色爱因斯坦凝聚态物质之中后 ， 因需要不断与原子发生作用 ， 速度显著降低了 ， 在1999年的时候 ， 莱恩·豪和她的团队就成功将光速降低了2000万倍 ， 而到了2001年的时候 ， 他们更是将光速降低到了0 。 没错 ， 莱恩·豪的确将光速降低到了0 ， 但这只是光在介质中的传播速度 ， 而他们降低光速的方法 ， 说得通俗一点 ， 就是让介质变得更加拥挤 。 光在介质中的传播速度虽然降低了 ， 但光速本身其实并没有变化 ， 所以也没有什么神奇的事情发生 ， 唯一的现象就是光线逐渐变暗直至没有 。
光在介质中的传播速度是可以改变的 ， 而真空中的传播速度永远都是299792458m/s ， 恒定不变 ， 那么真空中的光速为何不能改变呢？如果改变又会发生什么呢？
【光速|光速恒定不变，可她为何能将光速降为0，光速降到0会发生什么？】光在真空中的传播速度与两大因素是有关系的 ， 一个是真空介电常数 ， 另一个是真空磁导率 ， 这两个都是常量 ， 不能变化 ， 所以光速自然也就恒定不变 ， 如果光速降低就意味着真空介电常数和真空磁导率变大 ， 而光速降为0 ， 就意味着真空介电常数和真空磁导率趋于无穷大 ， 这就更不可能了 。 让我们大胆假设一下 ， 如果真空中的光速真的降为了0 ， 会发生什么呢？这应该是显而易见的 ， 那就是整个宇宙都会变为一个黑洞 。
推荐阅读
- 口罩|防范奥密克戎，防护措施“以不变应万变”
- 硬盘|铠侠推出其首款移动固态硬盘 XD10 极至光速：500GB 499 元
- IT|提前55天 中国石化全面供应“京6B”油品：价格不变
- Tesla|特斯拉Model 3/Y扬声器数量减少 售价保持不变
- 模式|神牛推出闪客三代高速影室闪光灯：极速回电，色温恒定
- 光速|人类历史中，到底藏着多少速度与激情？ ???
- 光速|光速那么快，究竟是怎么测出来的？|科学小馆儿
- 光速|光速并非光的专利，它是宇宙的极限速度，速度为什么有极限？
- 光速|光子是瞬间获得光速 还是从0开始加速的？答案都不是
- 最新消息|Steam最新月度调查结果公布 芯片短缺造成显卡占有率几乎不变