早期和中期的超光速研究

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  与此同时，科学家们把目光投向宇宙深空。20世纪70年代，在射电天文观测中通过甚长基线干涉仪（VLBI）技术发现了数十个河外射电源有超光速膨胀现象。在遥远的宇宙深空，类星体（quasrs）是具有活动星系核的一类星系，是很密的物质。对3c273类星体的观测，1971、1977 年M.H. Cohen报告了3c、4.2c的分离速度；1979年G.A.Seielsted报告了5.2c，而1981年T.J.Pearson报告了9.6c。……问题是对这种“天体运动中的超光速”应当怎么看？有人从SR出发认为这只是“表观超光速”，即一种视现象。然而，长期积累的观测数据表明这类膨胀在加速，并且似乎与Einstein引力理论中的类空运动呈现的规律非常相似。就是说，虽然SR否定超光速运动的可能，但广义相对论（GR）的宇宙论的类空测地线规律又与宇宙星体超光速运动的规律相符！天文与天体物理学家曹盛林曾对3c273的观测数据作拟合研究，发现其结果否定了所谓“视超光速”SR喷流模型，而支持GR类空测地线描写的“真实超光速膨胀”模型。故他认为类星体的有关超光速数据不是“表观超光速”，而是实在的超光速运动。

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    超光速研究的中期大约从1992年开始，特点是发现光子、微波、光脉冲和电脉冲的传输速度可以超光速。一个著名的实验是在1993年发表的：美国 Berkeley加州大学的A.M.Steinberg, Kwait和R.Chiao（乔瑞雨）测量了光子穿过厚1.1μm的位（势）垒时的时延，并在一种称为“双光子赛跑”的实验安排中证明光子的隧穿速度为(1.7±0.2)c。这个实验装置的高水平令人惊叹！

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    众所周知，电磁波是非实体物质。对自由空间中的波、无线电波脉冲、微波脉冲、光脉冲的传输速度的实验研究，是在1992年及以后的10年中展开的。德国科隆大学的G.Nimtz等用微波脉冲通过截止波导，获得了4.7c（1992年）和4.34c（1997年）的数据。 A.Ranfagni等用双角锥喇叭在微波实验，1996年获得了自由空间的波速为2c。2000年，D.Mugnai等用改进的喇叭天线法得到一个结果是1.053c。在无线电波频率上的脉冲传输也获得了超光速——2002年A.Hach 和L.Poirier用模拟光子晶体的同轴结构获得了群速vg= (2~3.5)c。用类似方法，J.N.Munday和W.M.Robertson获得vg=4c（2002年）；黄志洵和逯贵祯获得vg= (1.5~2.4)c（2003年）。

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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。