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当一束光射向镜子的时候，它会以与入射角相同的角度反射出来，继续沿直线前进。相信每个人都知道这一点，只要你以前上物理课没有去扯前排女同学的麻花辫。但是，事实真的是这样的吗？虽然我们每时每刻都会看到光，但你看到过光从镜子上反射出来，又重新沿着直线浩浩荡荡向另一个方向奔去吗？ 没有，绝对没有人看到过，不管你是用眼睛，还是高速摄像机，你都不可能看到光从镜子上反射出来，你看到的只是墙上最后留下的光斑，中间的过程你是无法看到的。因为——光太快了，每秒299792458米，没有任何动物，任何设备能看到光子撞击在镜面上，然后反射出来，浩浩荡荡，一无既往。我们能看到的，只是光子作用的最终结果。 然而最近，加州理工学院梁锦阳（音）的团队制造了一台新的相机，每秒钟能够拍摄10万亿帧图像，可以捕获到超短脉冲光的慢动作，比如通过分束器，在玻璃界面上分成两个——一个穿过镜子，一个反射到另外一个方向。这有点类似于科学家们脑海中想象过无数次的，可用于干涉和量子纠缠实验的光子，谁也不知道它们长什么样，现在可以让它们乖乖地“放慢”速度，表演给我们看了。这是一个什么概念呢？光一秒钟走30万公里，留下10万亿帧图像，相当于每毫米的距离上超短脉冲光可以留下333个快照，真是“光”履蹒跚啊。 此前也有一些达到每秒10亿次或万亿次的相机，被称为飞秒条纹相机，但却是通过“作弊”的方式获取图像的。这种相机可以获得一系列的图像，却无法区分脉冲光的图像，因而图像质量会受到限制。加州理工的团队在此基础上添加了一个可以获取静态图像的相机，使用所谓的雷登变换来获得高质量的图像，每秒可以同时录下10万亿帧，记录的图像不但精度达到了飞秒（10^-15秒）级别，时间间隔也达到了飞秒级别，从而可以显示超短脉冲光的运动。 当然，相机不可能运行1秒钟，因为没有任何存储器可以一秒钟写入10万亿帧图像，而且你也没办法抬着相机跟着光一秒钟跑30万公里去拍摄。研究人员只能让相机连续拍摄几帧图像，但他们已经看到了将速度再提高100倍，每秒钟拍摄1000万亿帧图像的可能性。这种相机的美好前景，可以让科学家们深入地研究和分析作为宇宙中速度极限的光究竟是如何移动的，还有什么我们尚不所知的特性，帮助他们探索和开发异类材料，在物理学、工程学和医学等方面都有着前所未有的广泛应用。 这项研究发表在自然集团的《Light》杂志上。 【戴维科学——最文艺、最有趣的科学，独立中立自立的观察者。用文学语言解读最新科学发现及科研成果，建议关注，以免错过！】 |
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