探索量子互联网之光:从古老相机到现代科技
1. 光与互联网的关联
如今的互联网,乃至未来的量子互联网,都依赖于光来运行。人类对光的本质的探索已经持续了数千年,西方文化中最早的文字记载可追溯到《创世纪》。而古老的针孔相机,可能早在30000年前就被意外发现了。
2. 针孔相机的历史与原理
- 早期发现与应用 :针孔相机是一个带有针孔的暗箱。作者在大学本科的基础物理实验中,曾用桂格燕麦片的圆柱形硬纸盒制作过一个针孔相机。将未冲洗的圆形胶卷放在管子的一端(在暗室中),用铝箔盖住另一端,然后用针在铝箔上戳一个洞。把这个装置拿到物理楼的屋顶,将针孔对准德克萨斯大学的塔楼,打开硬纸板快门,数到十,关闭快门后下楼冲洗胶卷,就会出现那座著名的猫头鹰脸塔楼的幽灵般的图像。
- 古代文化中的针孔相机 :有理论认为,古代洞穴壁画可能受到了通过洞穴壁上的小孔投射到洞穴内的图像的启发,这些图像会(上下颠倒)出现在对面的墙壁上,居民只需用煤或其他颜料描绘这些图像即可。早在公元前1046年,中国古代文献中就描述了用针孔相机拍摄太阳的情况。针孔相机是观看日食或太阳黑子最安全的方法之一,因为日食的图像会投射在一张纸上,而不是在眼球后部,否则可能会灼伤视网膜。
- 墨子的贡献 :公元前500年左右的中国哲学家墨子,是第一个详细准确地描述针孔相机及其成像原理的人。他明白针孔的作用就像一个透镜,他绘制的相机图与现代光学书籍中的图相似。在中华文化中,墨子这个名字成为了科学和光学研究的代名词。如今,有一颗名为“墨子号”的中国量子光学通信卫星正在绕地球运行,它
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