科学网—qhliu的留言板

[195]runningwater 2015-5-9 11:35

博主回复(2015-2-1 16:51)：光速是群速度还是相速度，如果二者相等，则没有歧义。如果二者不等，则光速取信号传递速度。

---- "信号传递速度" 比群速更扯皮。"信号传递速度" 有很多定义。从数字通讯的观点看，传递一个单元的信号必须占用有限的脉冲宽度。从这个意义上讲， "信号传递速度" 要比真空光速小。单个光子不能传递一个单元的信号，而单个光子的速度就是光速。当然有的经典著作证明了，不管在什么媒质中 "信号传递速度" 都等于光速，这就要看怎么定义 "信号"，如何 “证明”。

[194]runningwater 2015-5-5 17:34

刘教授，您擅长量子力学，看看下面这篇文章的实验结果的量子分析是否合理?

Comment on "Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light"
Z. L. Horváth, B. Major
(Submitted on 23 Apr 2015)

D. Giovannini et al. (Reports, 20 February 2015, p. 857) reported that they measured spatially structured photons travelling in free space slowing down even in vacuum. Here we present a simple quantum mechanical consideration which shows that even in these cases photons travel with the speed of light ©, and this measurement provided experimental results on the "projection" of this velocity to the axis of symmetry/beam propagation.

http://arxiv.org/abs/1504.06059

PS:
Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light
DOI: 10.1126/science.aaa3035

Abstract: That the speed of light in free space is constant is a cornerstone of modern physics. However, light beams have finite transverse size, which leads to a modification of their wavevectors resulting in a change to their phase and group velocities. We study the group velocity of single photons by measuring a change in their arrival time that results from changing the beam’s transverse spatial structure. Using time-correlated photon pairs we show a reduction of the group velocity of photons in both a Bessel beam and photons in a focused Gaussian beam. In both cases, the delay is several microns over a propagation distance of the order of 1 m. Our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves. Introducing spatial structure to an optical beam, even for a single photon, reduces the group velocity of the light by a readily measurable amount.

[193]許德惇 2015-5-2 07:13

尊敬的劉教授：
拜讀你的短文，受益良深，謝謝分享。
我是新手，想推薦你的文章，不知該如何做？

[192]runningwater 2015-5-1 15:04

刘教授，您是专家，请教您一个关于光脉冲群速（group velocity）的问题。

传统上，一般认为反常色散区的超光速群速没有物理意义【1】。但有人提出批评，认为这是长期以来的一个错误概念【2】。理由是 L.J. Wang 的实验中观察到光脉冲几乎无变形地超光速传播【3】。如果超光速脉冲物理上是可行的，那么就可以把超光速脉冲用于数字通讯，实现超光速通信。但这样一来又和相对论相矛盾。错在哪儿呢？

1. J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons, New Jersey, 1999, Sec. 7.8.
书中说 “group velocity is generally not a useful concept in regions of anomalous dispersion”.

2. P. W. Milonni, Fast Light, Slow Light, and Left-Handed Light, IOP Publishing, London, 2005.
书中Milonni 批评说, “group velocity ceases to have physical significance in the case of anomalous dispersion, when it can exceed c” is a long-standing misconception, because the group velocity in such a case “still retains its meaning as the velocity of nearly undistorted pulse propagation, as experiments have shown”. 这儿的实验指的是L.J. Wang的experiments.

3. L.J. Wang, A. Kuzmich, A. Dogariu, Gain-assisted superluminal light propagation, Nature 406 (2000) 277-279.
俺不清楚实验中测量的相继出现的两个脉冲是否同一个脉冲。

[191]王丹 2015-4-27 13:31

尊敬的老师，您好！我是天津职业技术师范大学管理科学与工程专业的硕士研究生王丹。我正在做一项关于电子商务在线个性化推荐系统用户采纳影响因素的调查。了解到您在科学网非常活跃，由于毕业论文研究需要特请求您花几分钟帮我填份问卷。基本都是选择题。非常感谢您的支持！愿工作顺利，心想事成！
我的问卷地址是: http://www.sojump.com/jq/4852280.aspx

[190]檀成龙 2015-4-5 07:34

刘老师：您好！
您的物理很好，请关注与物理有关的一篇博客，网址http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-837222.html，支持、质疑都欢迎。请提宝贵意见。

[189]tabriss 2015-4-3 00:22

刘老师，我最近读到了这部分，想看下您的推导，不知道可否？

[188]aiyinsiwei 2015-3-27 22:46

有一篇延续玻姆和洪定国教授工作的论文，不知道你有没有兴趣

我的回复(2015-3-28 01:55)：有兴趣，但是没有时间。抱歉。

[187]陈志高 2015-3-27 08:09

谢谢刘老师凌晨的回复。看来我本来的理解是可以的。个人的理解：
要发生热量传递，必然要求存在温差，但这个温差可以很小。所以，假定温度分别为T和T+dT的物体发生热接触，那么可以发生热量从温度为T+dT的物体流向温度为T的物体，传递的热量可能很小，为dQ。以上假定dT>0。
所谓的同温物体之间的传热，是不是认为这种存在极小温差的两个物体之间的传热？
我只是在上这门课时自已给自己找的问题，纯粹是为了教学而已，虽然我的学生可能不会去纠结这个问题，但我要说服我自己。再次感谢刘老师。

我的回复(2015-3-28 02:01)：原来是同行。有没有兴趣参加2015年热统教学研究年会? 如有兴趣，发一个邮件到qhliu@hnu.edu.cn

[186]陈志高 2015-3-26 22:16

汪志诚《热统》（第5版）P44：在温度相同的物体之间传递热量，过程是可逆的。问题是：在温度相同的物体之间如何传递热量？请刘老师百忙之中帮忙指导一下，谢谢。

我的回复(2015-3-27 03:29)：等温吸热或者放热如何可能? 这在热学中就有，例如卡诺循环。不需要等到热力学。
试想一下，如果热源和介质间之差一个无限小温差δT，就可以传热。
当然，这里有一个问题：这个传热速度很慢。所以，有很多研究处理这个问题。

[185]chc123456 2015-3-11 10:58

可喜可贺，刘老师的科研功力在充分显现。来日会有更多成就。在下陈某，河南。在一些问题上稍有感知。期望以后有机会到湖大拜访

我的回复(2015-3-15 19:35)：欢迎批评指正！

[184]杨学祥 2015-2-17 15:46

祝春节快乐！

我的回复(2015-2-17 16:46)：祝杨老师春节快乐！

[183]lbg1970 2015-2-16 18:46

已发表的一学术论文《一种研究带电粒子运动的新方法》，想请刘教授提点意见：http://tieba.baidu.com/p/3354236531

[182]卢爽 2015-2-15 21:06

刘老师，你的文章我反复看了几遍不是很懂。麻烦给一个清晰的论证过程，可以吗？

我的回复(2015-2-15 21:14)：哪一篇，Gibbs佯谬? if so, pls read:
http://bayes.wustl.edu/etj/articles/gibbs.paradox.pdf

[181]白冰 2015-2-6 09:50

刘老师好，最近看到清华过增元院士提了热量的力学，
貌似很有趣，不过我觉得还得让真正做物理的人甚至数学的人看看它的自洽性。
这里是 ppt，http://lxyd.imech.ac.cn/info/detail.asp?infono=19208

我的回复(2015-2-7 17:18)：关于热的力学，我手上有康奈尔大学的本科教学材料，有一个单词是thermomechanics. 不过过先生的这个理论，很像mechanics of heat.

[180]runningwater 2015-2-3 22:12

Photons that travel in free space slower than the speed of light
DOI: 10.1126/science.aaa3035
One sentence summary: The group velocity of light in free space is reduced by controlling the transverse spatial structure of the light beam.
---- 这种 One sentence summary 的结论都算新？真空中传播的 Gaussian 光速的 group velocity 小于光速 c，依赖于 transverse spatial structure，是众所周知的，教科书上到处有介绍，也能把它当成创新结果放在 Science 上？真是欺天下无人。当然如果改成 “实验证实自由空间中单个光子的传播速度可以小于光速 c”，的确是推翻传统观念的创新结果。

[179]runningwater 2015-1-31 23:23

博主回复(2015-1-31 22:46)：尽管这个工作的确细化了对光速不变的理解，但是正好证实了电动力学的预言，也是论文作者自己承认的那样：“Our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves.”

（1）刘教授，按照 Einstein 1905 狭义相对论论文的假定，平面波是把光源放在无穷远处。再根据能量动量守恒定律，光子速度是不变的。因此光子的速度和产生光子的物理光源是无关的。
（2）根据狭义相对论，自由空间中的光子的能量和动量必须构成 Lorentz 4-矢量。如果光子 speed 小于光速 c，如何构成 Lorentz 4-矢量？
（3）这篇文章的概念非常模糊，什么是光子速度（speed），什么是群速？按照他们的意思，光子的速度就是群速；实验中光脉冲的每个光子都有相同速度。而实际上，如果一个光脉冲中每个光子的速度都相等，光脉冲就没有发散和色散，那就是平面波光脉冲。但作者却又说 “our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves”，实在有蒙外行之嫌。

我的回复(2015-2-1 16:51)：光速是群速度还是相速度，如果二者相等，则没有歧义。如果二者不等，则光速取信号传递速度。

[178]runningwater 2015-1-31 21:38

刘教授，最近实验报道说自由空间中的光子速度依赖于产生光子的物理光源。这是否意味着现代物理学的丧钟已经敲响？

Photons that travel in free space slower than the speed of light
DOI: 10.1126/science.aaa3035

Abstract: That the speed of light in free space is constant is a cornerstone of modern physics. However, light beams have finite transverse size, which leads to a modification of their wavevectors resulting in a change to their phase and group velocities. We study the group velocity of single photons by measuring a change in their arrival time that results from changing the beam’s transverse spatial structure. Using time-correlated photon pairs we show a reduction of the group velocity of photons in both a Bessel beam and photons in a focused Gaussian beam. In both cases, the delay is several microns over a propagation distance of the order of 1 m. Our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves. Introducing spatial structure to an optical beam, even for a single photon, reduces the group velocity of the
light by a readily measurable amount.

我的回复(2015-1-31 22:46)：尽管这个工作的确细化了对光速不变的理解，但是正好证实了电动力学的预言，也是论文作者自己承认的那样：“Our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves.”

[177]陈昌春 2015-1-22 15:11

严重期待：
[2]刘全慧 2015-1-22 07:32
追思会之后，我会写一篇小文，估计会引起爆炸。

[176]xj5106 2015-1-15 21:19

关于玻色爱因斯坦凝聚r的讨论我也有一篇文章,不知是否能够得到你的支持?http://hi.baidu.com/xj51075107/item/9856241f54b79e8e88a956fa

我的回复(2015-1-15 23:07)：您把原子的基态和多粒子系统的基态混为一谈了，所以您的BEC不是物理学界认可的BEC。

湖南土著分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qhliu 理论物理博士，湖南大学教授。

留言板

刘全慧