中文大學校刊 一九九六年春‧夏

足夠知識去尋找此中奧秘的人不多，中大的 研究小組便是其中一群。他們的硏究結果， 與 採 用 單 滴 微 液 滴 所 做 實 驗 的 結 果 十 分 吻 合。 2 液體對光線的影響 以 上 硏 究 解 答 了 光 對 液 體 所 產 生 的 作 用。反過來看，液體對光又會產生甚麼作用 呢 ？ 這 個 問 題 其 實 更 爲 有 趣。 光 會 在 微 液 滴 界 面 作 全 內 反 射 （ 圖 一 ） 。 假 如 此 路 線 的 長 度 是 波 長 的 整 數 ， 則 電 磁 場 便 會 產 生 共 振 。 這 與小提琴琴弦振動的道理相同：假如弦線兩 端之間的往返長度爲波長的整數，便會形成 駐波，即共振（圖二）。科學家曾從光譜學 的角度去了解這些共振，發現有助於硏究非 線 性 光 學 。 最 特 別 的 是 ， 這 些 球 形 （ 如 液 滴）系統的光反饋，能夠產生小至百分之一 毫 米 的 激 光 器 。 這 可 能 是 微 型 化 的 世 界 紀 錄。再者，由於波長與周長成正比，此種現 象因而可用於測量液滴（如內燃機柴油的油 滴）的大小。 不過，小提琴弦線之共振與微液滴之光 共振有一個很明顯的分別。根據電磁學的定 律，後者會有微量的電磁能量外泄。當能量 不能保持恒定，很多物理的理論架構便不完 全適用。中大研究小組經深入硏究，對能量 外泄情況下的共振，作了很確切的闡釋，使 很多光學現象更易理解。 3 其中一種極爲有 趣的現象，就是當原子或分子處於特別的環 境裡，如液滴之內，或空腔之中（可不與腔 壁 接 觸 ） ， 其 壽 命 會 大 幅 縮 短 （ 有 時 會 延 長）。當時物理系研究生程淑姿的哲學碩士 論文，就是探討這個問題；發表的文章後來 成爲主要參考文獻。程氏其後往芝加哥大學 鑽研非平衡及非線性系統，尤專於湍流，獲 頒哲學博士學位後，於九五年重返中大任講 師。 光學與微液滴相互作用 之研究成果 研究小組以上述工作成果爲基礎，更深 入探討光學與微液滴相互作用的不同現象。 賴楊兩位教授於八八年獲得硏究資助局撥款 十萬元，繼續這方面之硏究。當時仍是硏究 生的梁培燈是硏究小組成員，現已爲學系之 副教授。 這項硏究解決及弄淸了很多問題，諸如 布 里 淵 散 射 （ 光 子 — 聲 子 散 射 ） 、 共 振 分 裂、光子軌道的進動，以及變形所引致的共 振降級。三位硏究人員亦發現這些問題多與 量子系統有關。由於能量從量子系統外泄至 周圍環境，但當時又嚴重缺乏理論架構，因 此該項研究又有了新的，長遠來說更重要的 目標，就是發展普遍適用的數學物理標準工 具，以解釋這類系統。其後，一項主要由梁 教授取得的重要研究成果顯示，從數學角度 去理解，在很多情況下，共振其實已提供了 完備的描述。此發現推廣了很多著名學者的 經 典 學 說 ， 包 括 Fourier 和 Sturm & Liouville 的理論。中國科技大學的劉世宇教授及多名 中大學生對這項研究都曾付出很大的努力。 一些隨後開展之有關硏究，更取得裘槎基金 會之贊助。 上 述 發 現 可 應 用 於 各 種 能 量 外 泄 的 系 統，諸如源於黑洞的引力波所構成的系統； 儘管其波長與微液滴發出電磁波的波長差別 31