别眨眼！人类首次"看见"光子！你家灯泡里全是它！

这是困扰了物理界100多年的怪物
你觉得它是什么呢
a单细胞b光子c在比奇堡生活的匹老板
答然是光子你猜对了吗
英国伯明翰大学的科学家，破解了这个百年难题。成果发表在顶级物理学期刊《物理评论快报》上，人类第一次"画"出了光子的肖像。它就是！！
厄不好意思拿错照片了，它是


Emmm，我没看错吧，这头怎么尖尖的？而且为什么这么像痞老板！！这是光子？！
你放心，咱上知天文节目中的嘉宾，99.9%不会出现骗经费的科研项目，今天这期，咱们就聊聊：人类是如何捕捉光子的，这画像靠不靠谱，以及这看起来没啥用的研究，对我们到底有什么用。
1、数学照亮光
光子有两种形态，你盯着它看，它就缩成一个粒；你一转头，它立刻摊成一片波，这种现象物理学叫波粒二象性，这个问题和一百多年前就被发现了，之后的进展趋于停滞，因为很多科学家都找错了方法，先要知知道光的样子，这不是一个物理问题，这是一个数学问题。
想精确描述一颗光子的诞生，理论上得同时解无穷多个方程。
打个比方：整个宇宙空间，就像铺满了一张看不见的"弹簧床"，物理学叫它电磁场。这张床能抖出各种各样的波浪，而光子，就是这张床上的一次"激灵"。
之前困住科学家的问题在于：这张床能抖出的频率，不是"1、2、3"这样排好队的，而是密密麻麻、无穷无尽的——就像0到1之间，你切一半、再切一半，永远切不完。
这不是"难算"，这是"根本没法算"。就像有人问"风是什么形状"——风无处不在、变化无穷，你刚想抓住它，它已经换了副模样。但是！数学家在近几年找到了作弊器。
2、数学家的"作弊码"
伯明翰团队的操作是这样的：
把无穷多种"真实频率"，利用虚数换成一组有限的"复频率"。改进计算方法后，原本无限长运算，开始自己互相抵消，最后只剩下寥寥几项真正有用的。算完之后，科学团队接下来需要做的，就是结果从虚数世界"翻译"回现实世界，然后，光子出现了!
哦，就这？又如何呢？和我月薪3000有关系嘛？首先我的月薪是2700，其次科学的本质是在探索这个世界的规律，短期来看，确实不能产生经济效益，但基础科学的可怕之处就在于——它总能在你意想不到的地方，撬开一扇新大门。
比如太阳能电池。现在的光伏板，光子砸上去，其实浪费了不少。如果我们能照着光子的"身材"去雕刻材料表面，让两者"严丝合缝"地对接，发电效率就可能蹭蹭往上涨。
比如量子计算机。光子是运送量子信息的最佳信使，知道光子的形状，能精确控制光子的形状，让信息送得更快、更稳、更不容易丢。我们还可以展开想——人工光合作用——模仿植物把阳光变成能量。以前我们连光子长啥样都不知道，只能瞎摸；现在有了"肖像"，就能照着它的模样设计"人造叶子"。未来会怎么？这就不知道了。因为这项研究只是得到光的一个样子而已，未来潜力巨大。
我们看到这张照片，是光子在特定环境中的概率密度分布的可视化，光子的性质一直就是那样，但在不同的材料表面、不同的电磁场结构下观察——人们观测到的光子的样子就会有所不同。这也是整纳米光子学的核心奥义：谁塑造了环境，谁就塑造了光子。
可以确定的是，现在每一束光里，都藏着无数颗小柠檬，正以宇宙最快的速度，讲述着量子世界最不可思议的故事，而这些故事中藏着宇宙中最终的奥秘，哪怕我们只破解一点点，就可以让社会产生巨大变革。

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