創造「狹縫」　物理學家揭示光的量子性質

編譯／高晟鈞

「如果你沒對量子力學感到震驚，表示你還沒徹底了解它。」這段話來自量子力學巨擘波耳。其實就算你完全不懂量子力學，一個名為雙狹縫實驗的結果，也一定足夠讓你對量子力學感到震驚。

雙狹縫實驗最早始於英國物理學家Thomas Yang，於1803年在英國皇家學會發表的研究。該研究透過將光束射向一張紙卡上所劃出了兩道裂縫，穿過狹縫的光線會在屏幕上形成明暗相間的條紋圖案。這項研究駁回了牛頓的假說──光由粒子組成；而事實上，光不只是粒子，還是一種波，兩道光波的波峰與波谷相會時，會被疊加或是抵銷，最終造成這種類似斑馬線圖案的結果。

近期，帝國理工學院物理學家，在時間而非空間維度上重現了該實驗。該實驗使用一種可以在飛秒內改變光學特性的材料，這種材料被用來製造大多數手機屏幕的氧化銦錫薄膜。這種材料的反射率在極短的時間尺度上，被雷射光所改變，只允許光在特定的時間內快速連續地通過，為光創造了「狹縫」。

這種材料是一種超材料，一種被設計成具有自然界內觀測不到的特性的材料。對光的精細控制是超材料的前景之一，當在空間－時間維度上實現光的精確控制時，可以創造新的技術，甚至是類似於黑洞的物質來觀測其物理特性。

作者之一的John Pendry表示：「雙時間狹縫實驗為全新的光譜學打開了大門，該光譜學能夠在一個輻射週期的尺度上解析光脈衝的時間結構。」該團隊的下一步，是探索「時間晶體」中的現象，一種類似原子晶體，但其光學特性會隨著時間進行變化。

資料來源：ScitechDaily

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