切开一颗光子,光会越切越多吗?

想象一下,你手里握着一颗光子——光的最微小颗粒——正向一面镜子飞奔而去。突然,镜子的前半段先撞上光子前半身,把它反弹回去;可就在这一瞬间,镜子像变魔术一样凭空消失,光子的后半身便毫无阻挡地穿了过去。这一刀下去,光真的会被切成两半吗?挪威奥斯陆大学的物理学家斯卡尔决定用数学模型,把这场「手术」从头算一遍,结果连他自己一开始都觉得不可能。

光子可不只是一个小点,它同时也是一种波。波的「前半身」被镜子反弹回去,「后半身」继续前进。当镜子像变魔术一样突然被移走,量子世界里一件奇怪的事发生了:你以为会得到两颗光子,可数学告诉你,结果可能是零颗、一颗,甚至无数颗光子的叠加状态,全看镜子被抽走的速度有多快。如果镜子一瞬间消失,理论上能凭空炸出无穷多个光子;就算慢一点,也很可能冒出「一大群」。其实量子力学早就说过,看似空无一物的空间并非真的空,任何扰动都可能把光子「敲」出来,镜子飞速运动带来的能量正是这次凭空冒光的来源。

下次你打开手电筒、看见彩虹时,记得每一束光都藏着量子的秘密。科学家正在用这些「怪规则」造更精密的传感器,甚至帮我们去「听」宇宙里的引力波。也许有一天,这些发现也会悄悄出现在你的手机和电脑里。