十大天体物理学发现

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6.近期的超光速研究        
　　超光速研究的后期大约从2000年开始。在这年，旅美的中国青年物理学家王力军在Nature杂志上发表的一篇论文引起了相当大的反响，该文的题目是“增益辅助的超光速传播”。它描绘了王力军小组设计并实施的实验，特点是使用反常色散状态并获得负群速。我们知道，虽然在20世纪初就有一些著名物理学家（如A.Einstein,A.Sommerfeld，L.Brillouin）讨论过“负速度”，但这一概念的实验实现却是20世纪末到21世纪初才真正成功。王的实验用铯原子气体在光频实现了负群速：vg=-c/310；这时，光脉冲在尚未进入气室时就离开了气室；这一现象引起了许多争论。

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王力军小组开创的光脉冲超光速实验引起了广泛的兴趣。必须指出，理论和实验都表明，实现负群速比实现超光速群速要求更强的反常色散，即折射率n随频率f的变化关系要更陡峭（即要求更大的）；故负群速是“更厉害”的超光速。受王力军实验的激励，在全世界有多个研究组进行了类似的量子光学实验；例如，美国M.D.Stenner等实现了vg=-c/19.6（2003年）；北京大学的陈徐宗、肖峰等实现了vg=-c/1667~-c/3000（2004年）；等等。在频率较低的无线电波段，Munday和Robertson用电脉冲进行实验，曾获得vg=-1.2c（2002年）。……上述情况表明，用无源系统或增益系统都能产生超光速群速乃至负群速，但用增益系统时可实现失真非常小的信号传送。

　　近年来，研究较多的是引力作用速度，并扩展到量子纠缠态的作用速度。对引力速度VG，I.Newton认为是无限大，A.Einstein认为是c；但也有一系列的超光速数据：108c（P.Laplace提出，1810年）；> 20c（A.S.Eddington提出，1920年）；2×1010c（T.Flandern提出，1998年）。2003年，S.Kopeikin和E.Fomalont报告说测出了引力速度，它就是c；这一报道未获得美国科学界的支持。

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意大利科学家发现超光速
    2011年9月，意大利科学家自称发现了超光速现象。意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收730公里以外的从欧洲核子研究组织发射的中微子束的时候，发现中微子比光子提前60纳秒到达目的地。此现象违背了爱因斯坦的相对论。目前，意大利科学家对这一发现保持谨慎的态度，并称如果确有其事，物理学理论体系将会重建。另据中国CCTV报道，猜测这些中微子可能通过其它的高于三维的空间维度抄近道到达目的地。

    实验是由意大利格兰萨索（Gran Sasso）国家实验室，以及位于瑞士的全球最大粒子物理研究实验室“欧洲核子研究中心”（European Centre for Nuclear Research, CERN）OPERA实验室合作进行。CERN在日内瓦附近的地下粒子加速器，会发射出能够贯穿地底的中微子，而意大利格兰萨索实验室，则利用一个名为OPERA的地下侦测装置，尝试 “捕捉”这些中微子。宇宙中存在大量中微子（neutrino），但很难观测，因此有“鬼粒子”称号。经过3年实验努力，意大利研究员合共侦测到近1.6 万个由CERN射来的中微子。研究员表示，两地相距730公里，理论上光要花2.3毫秒（1毫秒即千分一秒）才能跑完，但他们发现，射来的中微子，比光速还快了60纳秒（1纳秒即十亿分一秒），误差少于10纳秒。换言之，光速每秒为接近30万公里，但中微子每秒能比其跑多6公里；中微子比光速还要快 0.0025％。

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　　7.量子信息超光速        
　　1935年，Einstein、Podolsky和Rosen发表了一篇批判量子力学（QM）的文章，后来被称为EPR论文或EPR思维。然而，1951年D．Bohm所阐述的EPR思维提示了一种奇怪的量子相关。当两个旋转粒子相互作用后分开很远，其自旋相等而相反，故可从一个推断另一个。根据量子力学，两者的自旋都不确定，直到测出为止。测量确定了一个粒子的自旋方向，量子相关使另一粒子立即接受确定的自旋。这一结果即使二者相距若干光年也对。这种远距离作用暗示，粒子间有一种超光速作用存在。这是Einstein所不能接受的——正是这类事使他苦恼并与量子力学保持距离……

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　　1981~1983年，法国物理学家A.Aspect领导完成的实验以高精度证明结果大大违反Bell不等式，而与量子力学的预言极为一致。他们的实验不仅是静态的，而且用动态装置检验了EPR的可分性(即局域性)原则，为物理学评价提供了可信的根据。在Aspect实验(以及其他实验)公布之后，拥护量子力学、不同意EPR的物理学家人数增多了。例如，法国物理学家B.dEspagnat说“几乎可以肯定局域实在论有错误”。又如，英国物理学家、Nobel物理奖得主B.Josephson说，也许宇宙的某一部分“知道’另一部分，即一种有条件的远距接触（虽然互相不在一起）。但是，人们对承认“存在超距作用”仍有很大的疑虑(这不就回到了I．Newton的绝对空间)；然而，也有人(如K．Popper)认为“应当考虑存在超距作用的可能”。可见，对EPR思维的讨论又与“超光速的可能性问题”相联系着。至于D.Bohm，他在1992年去世前，一方面排除“用超光速传递信息”的可能性，但又说：“从深层次看就会发现有超光速的东西。”