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The speed of information in a 'fast-light' optical medium

机译：“快速发光”光学介质中的信息速度

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摘要

One consequence of the special theory of relativity is that no signal can cause an effect outside the source light cone, the space-time surface on which light rays emanate from the source. Violation of this principle of relativistic causality leads to paradoxes, such as that of an effect preceding its cause. Recent experiments on optical pulse propagation in so-called 'fast-light' media―which are characterized by a wave group velocity υ_g exceeding the vacuum speed of light c or taking on negative values―have led to renewed debate about the definition of the information velocity υ_i. One view is that υ_i = υ_g (ref. 4), which would violate causality, while another is that υ_i = c in all situations, which would preserve causality. Here we find that the time to detect information propagating through a fast-light medium is slightly longer than the time required to detect the same information travelling through a vacuum, even though υ_g in the medium vastly exceeds c. Our observations are therefore consistent with relativistic causality and help to resolve the controversies surrounding superluminal pulse propagation.
机译：狭义相对论的一个结果是，没有信号可以在源光锥（从源发出的光线的时空表面）之外引起影响。违反相对论因果关系原理会导致悖论，例如造成其原因之前的效应。最近关于所谓“快光”介质中光脉冲传播的实验（其特征在于波群速度υ_g超过光的真空速度c或具有负值）引起了关于信息定义的新辩论速度υ_i。一种观点认为υ_i=υ_g（参考文献4），这将违反因果关系，而另一种观点认为υ_i= c在所有情况下都将保留因果关系。在这里，我们发现，即使介质中的υ_g大大超过c，检测通过快光介质传播的信息的时间也比检测通过真空传播相同信息所需的时间稍长。因此，我们的观察结果与相对论因果关系一致，有助于解决围绕超腔脉冲传播的争议。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2003年第6959期|p.695-698|共4页
  • 作者

    Michael D. Stenner; Daniel J. Gauthier; Mark A. Neifeld;

  • 作者单位

    Duke University, Department of Physics, and The Fitzpatrick Center for Photonics and Communication Systems, Durham, North Carolina 27708, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
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