文/思思

蟋蟀暮啾啾，光阴不少留。古往今来，无数的人类先哲们都在赞美光，感叹光，探索光，但却没有一人能够成功把光留住。

一寸光阴一寸金，随着科技的发展，“光”很可能会在未来的某一天被人类彻底掌控。而在掌控“光”的道路上，中国这次走在了前列，我们的科学家团队成功的将光在一个特殊的晶体中保存了1个小时。这个时长刷新了德国之前保持的世界纪录（1分钟）。

中国科学家大幅度地刷新了保存“光”的时间，也引起了世界的关注。光速度如此快，是如何被控制的？光可以停止吗？光速被控制，按照相对论，是否我们就能穿越了？种种联想被不断提及，本文，我们就来科普一下，光是如何被控制住的，它又会给我们的生活带来哪些改变，全文约2900字，预计阅读时间15min,感谢您的阅读。

一、光速有多快？可以超越吗？

在解释光被“封印”的原理之前，我们先来看看光的速度。“转瞬即逝”用来形容光，毫不夸张。目前世界上的物理学家们也普遍认为光速就是宇宙中最快的速度，学过物理的小伙伴都知道，光在真空中的速度可以达到每秒30万千米（299792458米/秒）。

这个速度是什么概念？

我们换一种形象的说法，从距离角度来看，从太阳到地球（距离约1.5亿千米），光速只需要500秒。如果是从地球到月亮上，光速只需要1.3秒不到。

人类总向往着走出地球，飞向太空，但在浩瀚无垠的宇宙中，只有掌控光速，才能实现长距离的星际旅行。注意这里的掌控光速，并非指超越，根据爱因斯坦的结论，宇宙中没有任何物质可以超过光速（目前）。当某一物体无限接近光速时，它的质量将变为无限，所需要继续加速的能量也将无限，如何突破这一点，也许还需要科学家们漫长的研究。但起码现阶段来说，光速不可超越，是相对正确的结论。

二、储存光能否实现时光倒流？

中国的科学家们既然把光留住了，那么，能不能实现时光倒流呢？

其实，这不仅仅是大众关注的话题，就连很多科学家也对此非常神往。因为爱因斯坦曾根据相对论作出著名的预言：如果真的想要实现时光倒流，需要运动的速度比光速更快。换句话说，如何可以实现速度超越光速，或许就能破解穿越的秘密。

从此，上下五千年，纵横万万里。

当然，这只是美好的愿望，因为目前仅仅是把光“封印”了一小时，并非是超越了光速。该团队成员也表示：目前的实验并没有违背相对论。科学家们进一步阐述了具体原因，目前仅仅是在实验中通过科学的办法改变了光的速度，而且仅仅是光在介质中的传播速度，并非真空。这样的实验不仅没有违背相对论，也不可能将时光倒流。虽然穿越是不可能了，但是，将光存储起来有什么意义吗？这就要说到下一个话题了。

三、光如何存储？

光是目前物理学界普遍认为的最快速度，而人为根本无法让光停止。此种条件下，该如何让光速降下来呢？

（1）反射

很多人也许首先就想到利用了反射，利用反射率100%的镜面（理论上假设存在），完全转换光子，让其原地打转，进而减慢其速度。

这种方式可行吗？实际上还真有科学家尝试过。遗憾的是，当切断光源后，困在无穷无尽的镜面世界中的光子会慢慢消失，继而陷入黑暗。

之所以会这样，是因为每一次反射时，就会有一批光子从机械能转化为热能，这部分能量会被镜面吸收，而多次反射之下，光子能量耗尽，自然也就消失了。

（2）避免碰撞

既然反射会碰撞，那避免碰撞可行吗？让光通过非常稠密的介质，只在这种介质中传播，会不会因此而拖慢光的速度呢？

这种方式也不可行，事实上如果做这样的实验，你就会发现，光子在进入介质后，很快就莫名其妙地消失了。这是因光的本质是能量，稠密的介质中会存在很多电子云，当光子遇到这些电子云时，它的能力就会被电子所捕获，成为电子的一部分。而接受了光子的电子则变得不在安分，特别活跃的电子甚至会因此而发生“跃迁”。这就是物理学中的“耦合”现象。

（3）解决办法：电子跃迁和回落

不能碰撞，又不能被电子捕获，想“封印”光，您还有好的办法吗？我们不妨看看科学家是如何做的？

科学家使用的原理是这样的：电子虽然会捕获光子，发生跃迁，进入高能级的轨道。但当电子受到某种刺激，再次回到原来的轨道时，就会重新释放一个光子。重新释放的光子虽然不再是原来的光子，但在各种特性上却继承了之前光子的特性，就好像创造了一个孪生兄弟。当新的光子继续前行，则会进入新的循环，被电子捕获，又重生为新的光子，在不断地消失和新生之间，光子还可以是认为那个光子，但传播的速度却大大地降低了。也正是因此，光被封印了起来，电子跃迁和回落的时间差来拖慢“光速”。

利用光子在介质中传输的这种特性，郭光灿院士团队经过反复的探索和实验，成功地利某种特殊的材料（较为敏感），将光存储了起来，时间长达一个小时。这对于量子计算来说，具有跨时代的意义。

四、储存光光可以做什么？

如此费尽心机的将光速降下来，对我们的生活有什么改变吗？光虽然被“封印”起来，但是会不会是屠龙之技呢？

（1）生活中对光的利用

其实，在现实生活中，我们已经在多方面利用“光”了。比如，我们熟悉的无线电，就是一种光波，只是这种利用较为简单，也好掌控。还有我们日常使用的CD和蓝光光盘，某种程度上来说，也是对光的简单利用。只不过，这种利用方式很简单，通过激光照射在高速旋转的盘面，借此收集不同的信息，达到信息传递的效果。

光是宇宙中最常见的物质，解开光子的秘密，能更好的探索宇宙，也能反作用于我们的日常生活。 就拿最基本的宇宙射线辐射来说，NASA曾作出预估，宇航员每年在太阳系会受到约250mSv宇宙 辐射，这些宇宙辐射这会造成体内约1/3的脱氧核糖核酸被切断。如何应对这种问题？研究光子，或许能解决这方面的问题。

（2）光子计算

光本身携带着丰富的信息，如果仅仅是通过有光（0），无光（1）来传递信息（传统计算机处理就是在0和1），那无疑会浪费很多运算时间。我们国家曾花费巨大力气建设了天文望远镜，这种望远镜之所以能看到遥远的天外，就是因为利用了光的各种频谱信号。如何能利用好光的频率、相位、振幅和偏振等等信息，这才是量子计算要解决的难题。

量子计算机比普通计算机快亿亿倍的原因：量子计算可以利用光的几个维度信息，而传统计算机只判断“0和1”。换句话说，这已经是维度层面的打击了。

（3）光量子存储

如果想利用好量子技术，光量子存储技术是必不可少的。传统的存储技术已经无法跟上量子计算机的节奏，这就好比给突破音速的飞机用拖拉机运油，无法发挥量子计算机的超级特性。

而通中国科学家们的这次发现，就对光量子存储技术有着巨大的帮助，未来也许会出现光量子U盘，不仅仅在于速度，更重要的是量子级的安全，在政府和军事上价值极高。

五、结语

虽然光无法停止，我们也无法借助“封印”光实现穿越。但是在光子方面的研究终究会有突破的一天，也许在未来的某一天，爱因斯坦的相对论会被证明是真是假。而中国科学家们，一定会在未来的国际中发出更多的声音。

文末，也想问问大家，您有大开脑洞的光子“封印术”吗？我们评论区见。