在科技领域中,人们一直以为,一道光束一旦离开光源,其性质——特别是其光谱形状——是不会改变的。纽约罗彻斯特大学物理教授埃米尔 · 沃尔夫提出,在一般情况下并不是这样。他说,一定光源的光谱在光通过空间运动时是应当变化的。因此,他的提议引起了一些人的惊奇。更使人惊奇万分的是,最近报告的实验支持了他的论点。
光源,如电灯,星星或两者大小之间的任何东西发出的光,都是百万,万万个单独的微辐射源的输出总量。物理学家一贯相信,光谱依靠的只是这些单个辐射源的物理性,提供总源光谱的单个输出总量怎么看都是一样的。
沃尔夫多年来一直在研究光源的相干性质,他主张应当考虑到另外的因素:单个辐射源中的相干关系。每个辐射源的输出都有波动,而且这些波动相互之间或多或少的相干或不相干都会产生另外因素。这些因素刚好是可以变化的,而且它会使光谱随着光通过空间而变化,结果,不同距离的观察者看到的光谱也是不同的。在年初《光学通讯》上报告的一次实验中,罗彻斯特大学沃尔夫的同事G · 迈克尔 · 莫里斯和迪安 · 法克利斯证明,在一些情况下,光谱事实上不是一成不变的。
几百年来,研究光的人,没有一个注意到这样的影响。原因是,人们日常遇到的光都是热源,放射材料的热激发在热源中产生光。沃尔夫说,这些都会产生一种特殊程度的不相干性,抵消了这种影响,所以它们的光谱不发生变化。他指出,星星,甚至星系,都是热源,不过,有一个重要等级的天文物理源,类星体,一般都认为是非热源,这一点,他的理论可以应用。
天文物理学家认为,只是由于速率才使得类星体光谱线产生红移(朝着红光谱部分移动的频率和波长的变化),他们使用红移来估测距离,根据这样的估测,他们已做出了许多重要的宇宙学结论。光谐线是一种特殊化学物质的谐振放射,这种化学物质放出的光比彩虹还亮。在87年6月22日《物理评论通讯》上报告的最新实验中,也在罗彻斯特大学工作的马克博克,戴维 · H · 道格拉斯和罗伯特 · S · 诺克斯证明,部分相干源发出的光谱线根据沃尔夫的预言能转换成红移或蓝移。
在决定把沃尔夫的理论应用到声学和光学上以后,博克,道格拉斯和诺克斯使用部分相干源做了一个声学实验,因为声学比光学来得要容易些。他们使用一对扬声器作为辐射源,使用电子线路做成两只线样光谱线模型,对准1,180赫兹和1,020赫兹的频率。其中一个频率被分开送给这两只扬声器,同等作为相关部分。另一个频率被分开,一半倒向,形成一个反相关部分,这两半频率都送给一只扬声器。
两只扬声器一齐发声,研究人员听到一种由160赫兹“红移”了的音调,这种音调他们单用一只扬声器也能收到。通过改变反相关部分的中心频率,他们也能生产蓝移。他们说,这证实了沃尔夫的预言。
这个重要性已超过了天文物理学,因为这些发展已为通讯技术打开了一条新的信号调制的通道、在通讯中,信号由振辐或节拍调制的。现在,使用相干关系调制也是可能的。沃尔夫说,他现在还不知道这样一个步骤在通讯中是否切实可行,但他和他的同事们正千方百计地要找出来。
[Science News,1987年7月11 日]