第5章：光学实验室

    把小型空气净化器交给客户后，段驻、吴田、孙实记继续思考，为什么光线会发生弯曲。

    光线弯曲，可能是这样几种原因：

    在不同折射率物质经过，发生了折射。这在平时的生活中可以遇到。

    光经过光纤，光纤里从中心到边缘，折射率连续变化，光是曲折传播，或者连续弯曲状态传播。

    一种是指光在受到空间的波动牵扯导致路线偏移弯曲。光线在通过强引力场附近时会发生弯曲，这是广义相对论的重要预言之一。

    一种是激光中控制自旋产生光。在激光中生产的轨道角动量。光载轨道角动量是通过扭曲光的相位成螺旋形状进行创建，会形成一个螺旋状。因为越靠近光束的中心，模式的扭曲变得越来越紧，直至光消失，这样的光束通常被称为环状光束或涡旋光束。通常激光器不能分辨出光是按顺时针方向旋转的光还是光是逆时针方向旋转的，所以激光只是在不受控制的方式下进行的组合。

    他们查了查网络上的资料。

    1870年的一天，英国皇家学会的演讲厅。物理学家丁达尔说：“几个月之前有位朋友告诉我，从酒桶里流出来的酒竟会熠熠发光，真是不可思议。我听了之后也觉得奇怪，诸位对此也一定存有疑虑，所以我先来演示一番。”说着，他走到放在讲桌上的水桶旁，拔掉塞在水桶侧面孔上的木塞，并用光从水桶上面向水面照明。观众们都出乎意料地看到了这样的奇迹：发光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。这究竟是为什么呢？难道光线不再是直线了吗？丁达尔接着解释说：“原来这是全反射起的作用。表面上看，光好像走着弯路，实际上光是在弯曲的水流的内表面发生了多次的反射，光走过的是一条曲曲折折的折线。”

    1704年，持有光微粒说的牛顿提出，大质量物体可能会像弯曲其他有质量粒子的轨迹一样，使光线发生弯曲。一个世纪后法国天体力学家拉普拉斯独立地提出了类似的看法。1804年，德国慕尼黑天文台的索德纳根据牛顿力学，把光微粒当做有质量的粒子，预言了光线经过太阳边缘时会发生0.875角秒的偏折。但是在18世纪和19世纪，光的波动说逐渐占据上风，牛顿、索德纳等人的预言没有被认真对待。

    1911年，时为布拉格大学教授的爱因斯坦才开始在他的广义相对论框架里计算太阳对光线的弯曲，当时他算出日食时太阳边缘的星光将会偏折0.87角秒。1912年回到苏黎世的爱因斯坦发现空间是弯曲的，到1915年已在柏林普鲁士科学院任职的爱因斯坦把太阳边缘星光的偏折度修正为1.74角秒。

    天文学家们明白，在检验光线弯曲这样一个复杂的观测中，导致最后结果产生误差的因素很多。其中影响很大的一个因素是温度的变化，温度变化导致大气扰动的模型发生变化、望远镜聚焦系统发生变化、照相底片的尺寸因热胀冷缩而发生变化，这些变化导致最后测算结果的系统误差大大增加。

    到20世纪60年代初，天文学家开始确信太阳对星光确有偏折，并认为爱因斯坦预言的偏折量比牛顿力学所预言的更接近于观测。但是广义相对论的预言与观测结果仍有偏差。

    但是他们是机械专业，也不是光学专业，不知道怎么去判断形成的原因，原理。

    过了一会，他发现石头好像又恢复正常了。

    吴田说：“这石头上的光又消失了。”

    段驻说：“是的，现在没有出现车辆停滞，光线弯曲的情况。”

    孙实记说：“怎么有时候起做作用，有时候没有变化。到城市看看其他人能否认出来这是什么。”

    吴田说：“我们是机械专业的，不好对光学方面的东西做出解释。我到地方联系一个朋友。他在光学研究院。”

    到了盛期城东边安排住宿之后。他打电话联系贺研究员，到了光学研究院。

    贺研究员说：“这是很奇怪啊。测试一下对各种光线的作用吧。”

    红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫可见光照射到屏幕。石头放在旁边。

    红外光光照射到屏幕。石头放在旁边。传感器检测。

    紫外光光照射到屏幕。石头放在旁边。传感器检测。

    竟然多种光线都发生了弯曲。

    贺研究员说，“怎么会出现这种情况？研究光这么多年也没遇到过呢？”

    他用激光照射，仍然出现这种情况。

    这时一个念头从段驻脑海中闪过。

    激光是可以加工零件的。然后用引力石影响了激光的走向。这个在做小型净化器机械外壳的时候，用激光加工中心试过的。

    可以用它制造一种机器。

    很多零件的制造是需要避免刀具对工件的影响，进刀退刀的时候，不能碰到工件，例如工件上的突起。

    既然它可以让激光弯曲，那么可以在某些情况下提高加工速度，让激光直接绕过工件对突起后面的毛坯进行加工。

    贺研究员说，“能不能把它带到机械加工厂试试？具有激光加工设备的工厂。”

    段驻说：“我们原来就在机械加工厂实习的。我们在做一个小型空气净化器的时候，就用到了这种东西。当时就利用它对光线的弯折作用，加工了几个孔，把传感器安装进去了。”

    贺研究员听了很激动，说：“那我们再去试试。”

    贺研究员到了机械加工厂，开启机床，放置石头。确实可以令大功率激光器的激光弯曲。把一个毛坯固定在工位上。

    激光绕过突起，切削突起后面的工件。

    段驻说：“应该不只是这个功能。还可以想到其他的加工方法。”

    “我们到实验室继续观察下光路。”贺研究员说。

    他们又坐贺研究员的车，到了光学实验室。通过高倍显微镜观察，光路中有大量的断点。

    光路居然在中间断开了。就像是投出一个球，球在半空中消失了，然后从前面一个点出现，继续向前飞过去。

    既可以弯曲，又可以断开。真是完全颠覆人们的认知。

    弯曲就像是用磁铁吸引铁屑。那么断开是怎么回事？只能用虫洞来解释了。

    虫洞由爱因斯坦提出，是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的开启。

    已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面：（1）暗物质参与引力相互作用，所以应该是有质量的，但单个暗物质粒子的质量大小还不能确定。（2）暗物质应是高度稳定的，由于在宇宙结构形成的不同阶段都存在暗物质的证据，暗物质应该在宇宙年龄时间尺度上是稳定的。（3）暗物质基本不参与电磁相互作用，暗物质与光子的相互作用必须非常弱，以至于暗物质基本不发光；暗物质也基本不参与强相互作用，否则原初核合成的过程将会受到扰动，将导致与当前的观测结果不一致。（4）通过计算机模拟宇宙大尺度结构形成得知，暗物质的运动速度应该是远低于光速，即“冷暗物质”，否则我们的宇宙无法在引力作用下形成观测到的大尺度结构。

    “其中有一条，”贺研究员说，“暗物质基本不参与电磁相互作用，暗物质与光子的相互作用必须非常弱。那么导致光弯曲的应该不是暗物质。当然现在我们都是假设，不知道是不是虫洞之类的。”

    段驻说：“刚开始还以为是某种自然现象导致的错觉。可能光线是特定的。比如出现极光。但是现在看来，多种光线都被它影响。可能不是暗物质导致的吧。”

    把这个拿到机械加工中心做什么？怎么加工零件呢？

    段驻继续思索着。

    分析一下它附近的物质和特点。有几个引力场。怎么改变引力场呢？

    用个笨方法，石头拆分了，放置在特定位置。但不舍得，别拆石头更好。

    石头发出的有几个波段的信号。能否用信号控制呢？

    于是发出无线信号，好像它可以接收，引力场有所改变。

    然后在无线信号中间改变位置信息，改变引力场的特定位置。激光在特定位置发生弯曲。

    用它加工一个箱体和和柱状零件。箱体在外，有几个孔，内部是柱状零件。透过孔可以看到里面的零件加工好了。但是取不出来。

    吴田说：“可以用它造石狮子吧。石狮子口中含着石头球。”

    孙实记说：“但是石狮子不用它也能做出来，用凿子就行。”

    加工前，在立体图中，将多个零件在一个立方体中摆放好位置。然后激光加工，摆放毛坯后，可以完成加工。

    可以用它来做个机器，旁边放置个引力石，只是这机器只能做一个，也不能量产。