光速问题

尽管在真空里不可能使一个有质量的粒子运动得比光更快，
在“折射率”超过1的物质内部，就不是这样。例如在水里，光
运动的速度是其真空速度的60%。光在不同的透明材料里速度会
放慢，这一事实在300年前就被人发现。它能够解释光的折射和
散射，这也是所有光学仪器背后的原理。折射的产生，是因为光
子——组成光的独立能量单位——与原子内部的电子产生相互作
用。光子在原子之间以全速运行，但在穿过材料的过程中反复地
被吸收和重新释放，因此它们所携带的信息传播的速度会下降。
于是，像高能电子这样的粒子在水中完全可能比光在同一介质中
运动得快。这种情况下，它们产生电磁波，后者的运动速度没有
粒子快，就会沿运动方向聚集形成一个剧烈的冲击波，这与超音
速飞机产生音爆的机理相同。物质介质中运动得比光快的粒子产
生的这种辐射称为切伦科夫辐射，常用于检测其它运动得比光快
的不可见粒子，例如在东京宇宙线研究所神岗宇宙粒子研究设施
中装满水的巨大探测器里寻找中微子。

大多数物质不会使光速明显变慢，在一般物质里，光速可下
降的幅度不超过50%左右。然而，1998年美国哈佛大学的Lene
Vestergaard Hau宣布，她把光速降到了每秒17米。2001年，她
使光完全停止了。当然，她的研究小组所用的不是普通材料，而
是处于所谓（继固态、液态、气态和等离子态之后的）第五种物
质状态：玻色－爱因斯坦凝聚态的物质。

这种非同寻常的物质由一团原子云组成，这团原子云冷却到
绝对零度以上百万分之一度，从而形成玻色－爱因斯坦凝聚。它
实质是一个单一的量子物体，有点像一个巨大的原子，其中所有
的原子都处在同一量子态上，以同样方式运动，仿佛它们就是一
个物体。

使光速变慢的技巧，在于用两束垂直相交的光速照射玻色－
爱因斯坦凝聚体。其中一束携带信息，称为探测光；另一束称为
耦合光。耦合光照射到凝聚体上时，会使它变得完全透明，从而
使探测光能够穿过。