1秒10萬億幀！飛秒相機第一次拍到超短脈衝光，竟如此驚艷！

當一束光射向鏡子的時候，它會以與入射角相同的角度反射出來，繼續沿直線前進。相信每個人都知道這一點，只要你以前上物理課沒有去扯前排女同學的麻花辮。但是，事實真的是這樣的嗎？雖然我們每時每刻都會看到光，但你看到過光從鏡子上反射出來，又重新沿著直線浩浩蕩蕩向另一個方向奔去嗎？

沒有，絕對沒有人看到過，不管你是用眼睛，還是高速攝像機，你都不可能看到光從鏡子上反射出來，你看到的只是牆上最後留下的光斑，中間的過程你是無法看到的。因為——光太快了，每秒299792458米，沒有任何動物，任何設備能看到光子撞擊在鏡面上，然後反射出來，浩浩蕩蕩，一無既往。我們能看到的，只是光子作用的最終結果。

然而最近，加州理工學院梁錦陽（音）的團隊製造了一台新的相機，每秒鐘能夠拍攝10萬億幀圖像，可以捕獲到超短脈衝光的慢動作，比如通過分束器，在玻璃界面上分成兩個——一個穿過鏡子，一個反射到另外一個方向。這有點類似於科學家們腦海中想像過無數次的，可用於干涉和量子糾纏實驗的光子，誰也不知道它們長什麼樣，現在可以讓它們乖乖地「放慢」速度，表演給我們看了。這是一個什麼概念呢？光一秒鐘走30萬公里，留下10萬億幀圖像，相當於每毫米的距離上超短脈衝光可以留下333個快照，真是「光」履蹣跚啊。

此前也有一些達到每秒10億次或萬億次的相機，被稱為飛秒條紋相機，但卻是通過「作弊」的方式獲取圖像的。這種相機可以獲得一系列的圖像，卻無法區分脈衝光的圖像，因而圖像質量會受到限制。加州理工的團隊在此基礎上添加了一個可以獲取靜態圖像的相機，使用所謂的雷登變換來獲得高質量的圖像，每秒可以同時錄下10萬億幀，記錄的圖像不但精度達到了飛秒（10^-15秒）級別，時間間隔也達到了飛秒級別，從而可以顯示超短脈衝光的運動。

當然，相機不可能運行1秒鐘，因為沒有任何存儲器可以一秒鐘寫入10萬億幀圖像，而且你也沒辦法抬著相機跟著光一秒鐘跑30萬公里去拍攝。研究人員只能讓相機連續拍攝幾幀圖像，但他們已經看到了將速度再提高100倍，每秒鐘拍攝1000萬億幀圖像的可能性。這種相機的美好前景，可以讓科學家們深入地研究和分析作為宇宙中速度極限的光究竟是如何移動的，還有什麼我們尚不所知的特性，幫助他們探索和開發異類材料，在物理學、工程學和醫學等方面都有著前所未有的廣泛應用。

這項研究發表在自然集團的《Light》雜誌上。

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