时空波包：挑战光物理定律的新型激光

科学家们创造了一种新的激光束，这种激光束似乎违反了长期存在的光物理定律。研究小组称这些新光束为“时空波包”，遵循不同的折射规则，这可能会带来新的通信技术。

光在不同的介质中以不同的速度传播，在密度较高的材料中会变慢。这一现象在一个基础的中学科学实验中得到了最好的总结：如果你把勺子放在一杯水里，勺子在水面上会看起来像是碎了。这是因为光在水中的传播速度比在空气中慢，光线在进入水中时会弯曲--这一现象被称为斯奈尔定律。

但是新的激光束并不遵循这个基本的光定律。而且这也不仅仅是斯内尔定律--研究小组说，他们也忽略了费马原理，费马原理说光总是走尽可能短的路径。

“这类新的激光束具有普通激光束所不具备的独特特性，”该研究的首席研究员艾曼·阿布拉迪(Ayman Abouraddy)说。“时空波包可以安排成正常的行为方式，完全不改变速度，甚至可以在密度更大的物质中异常加速。因此，这些光脉冲可以同时到达太空中的不同点。“。

这对光通信技术有一些重大的影响。研究小组使用了一架飞机向两艘潜艇发送光编码信息的例子，这两艘潜艇的深度相同，但距离不同。通常情况下，消息会首先到达较近的子星，但对于时空波包，脉冲可以精确地同时传播到这两个子星。

虽然听起来这项技术似乎违反了一些关键的物理定律，但研究小组强调，它实际上仍然符合狭义相对论。这是因为它们本身并没有干扰光波的振荡--相反，它们控制的是光脉冲峰值传播的速度。这是使用一种叫做空间光调制器的装置来完成的，它可以重组每个光脉冲的能量，使其在空间和时间上的特性相互交织。

这项研究的合著者巴桑塔·巴杜里(Basanta Bhaduri)说：“时空折射违背了我们对费马原理的期望，并为塑造光流和其他波动现象提供了新的机会。”