欢迎来到光时代

王夏斐

如果把20世纪称为“电子（技术）时代”的话，那么21世纪就应该叫做“光（子学）时代”。让我们跟随科学家去见识两项非常有意思的最新光学技术吧——

怎样才能算是“最短暂的闪光”？照相机闪光灯发出的闪光，持续时间是微秒量级（1微秒等于1/100万秒），而“飞秒激光”所持续的时间大约只有照相机闪光灯闪光时间的十亿分之一。现在，科学家们利用“飞秒激光器”可以轻而易举地制造如此短暂的闪光。

“飞秒（1飞秒等于1000万亿分之1秒）激光”是近年来十分引人注目的光技术，如此短暂的激光可能让你难以想象。打个比方，光的速度号称“宇宙无敌”，但在1飞秒的时间里，光行进的距离才不过0.3微米（1万分之3毫米）。利用如此短暂的闪光，我们可以观察到物质内部原子层面的活动，甚至可以跟踪到化学反应进行的全过程。因此，飞秒激光常被用来揭示一个化学反应过程是如何具体进行的（如左图）。

飞秒激光有着广泛的用途，用它作光源，我们可以拍摄非常精细的活组织和活细胞的三维图像。这种三维摄影在医学上的用处很大，叫做“光干涉断层仪”，将来很有希望用来检查是否有癌变。飞秒激光意味着光被压缩和集中在一个极短的时间，因此具有极大的能量：用它来进行外科手术，既可以完成切割又不会杀伤周围活细胞；用它来传送信息，可以极大提高光通讯的传输速度；人们甚至考虑在新型的“核能源”中，利用它来实现对核燃料的“点火”……更让人振奋的是，科学家们正在向着比飞秒更短的“阿秒（1阿秒等于1/1000飞秒）激光”迈进。如果研究成功，很可能用来观察生物分子的结构，从而解释生命的秘密。

最缓慢的光：人人都能跑过它

能够随意控制光速的莱娜豪教授正在向大家讲解她的工作。

一提到光速，我们大概马上会想到“极快”“恒定”这两个词。然而哈佛大学的莱娜·豪教授却推翻了这一常识。早在1999年，她就在自己的实验室里让光速减慢到了每秒17米，甚至比不上汽车。如今，她已经能够随心所欲地操纵光速，甚至让它“消失”直到合适的时间才“出现”。

莱娜·豪教授原本是想用激光照射被冷却到接近于绝对零度（温度的下限，等于-273.15℃）的钠原子云，看看里面究竟发生了什么事情。但在研究过程中，她发现光的照射让原子云获得了一种十分奇特的性质——接近于爱因斯坦预言的“弯曲时空”——如果在其他方向再用另一种波长的激光照射原子云，其光速将变得十分缓慢。于是她开始了“改造光速”的实验，先是将光速减到了飞机的速度，接着把它减到了自行车的速度……现在她已经能让光“停留”在原子云里，隔一段时间再将它恢复。这就是说，科学家们不仅能够将光速大幅度降低，还能将光所携带的信息转换为物质。这可是在创造一个“超越时空”的全新科学世界呀。也许将来我们能在瞬间完成现在计算机需要若干万年才能解决的计算。