第5章：光学实验室（1 / 4）

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