（编者注）本文为科普解读。所引述的核心研究成果由中国科学院国家天文台李菂团队完成，于 2022 年 12 月 26 日以封面文章形式发表于《科学通报》（Science Bulletin）。文中数据为论文发表时的观测结果。
偏振，是电磁波最基础、却最容易被忽略的属性之一。2022 年 12 月 26 日，中国科学院国家天文台 FAST（"中国天眼"）首席科学家李菂团队宣布，首次在两个活跃重复快速射电暴（FRB）中探测到圆偏振，圆偏振度最高可达 64%，将有圆偏振的重复暴样本从 1 例增加到 3 例。
这一发现为什么重要？圆偏振为何如此罕见？偏振信息为什么被称为解读宇宙的"密码"？本文以此为契机，聊聊偏振背后的物理，以及——同样的偏振原理，如何被偏振相机带到地球上的工业现场，变成肉眼可见的图像。
一、发现回顾：圆偏振重复暴样本从 1 例到 3 例
李菂团队通过系统分析 FAST 的观测数据，在 FRB 20121102A 和 FRB 20190520B 这两个活跃重复暴中，均探测到圆偏振辐射特征。
"这一发现将有圆偏振重复暴的样本数量从 1 增加到 3。作为为数不多的活跃重复暴，对快速射电暴 FRB 20121102A、20190520B 和 20201124A 圆偏振的探测，暗示少量圆偏振可能是活跃重复快速射电暴的共有特征。"论文通讯作者李菂表示。
研究团队发现，这两个重复暴均有不到 5% 的少量爆发存在圆偏振辐射特征，圆偏振度最高可达 64%。
二、快速射电暴（FRB）：毫秒之间释放太阳一年的能量
快速射电暴是宇宙中射电波段最强烈的爆发现象。它在毫秒量级的时标内，可以释放相当于太阳一天、一月甚至一年的能量，与之对应的辐射机制和起源，至今尚不清楚。
2007 年，人类发布了第一例快速射电暴——"洛里默暴"（Lorimer Burst），由此催生出一个飞速发展的全新天文观测研究领域。
据该论文发表时的数据，已有超过 600 个快速射电暴源被探测到，其中绝大多数只有一次探测记录，不到 5% 的快速射电暴观测到重复爆发，而这其中相对活跃的不到 10 例。此后随着 FAST、CHIME 等设备的持续巡天，已发现的 FRB 样本仍在快速增长。
三、偏振为什么重要？线偏振常见，圆偏振极罕见
偏振是电磁波的基本属性之一，它携带着光源本征的辐射特征，以及光线传播环境的关键信息——正因如此，偏振常被天文学家称为解读天体的"密码"。
一般光源，包括白炽灯和太阳在内的大多数恒星，都属于非偏振光源。而在几乎所有重复爆发的快速射电暴中，科学家都曾探测到线偏振。（关于偏振光的分类——线偏振、圆偏振与椭圆偏振，可回顾本栏目第二期《什么是偏振光？原理、分类、检测与应用》。）
相比之下，圆偏振要罕见得多。在此次发现之前，只有一例重复暴 FRB 20201124A 中有圆偏振的报道。
四、FAST 做对了什么？64% 的圆偏振度意味着什么
FRB 20121102A 是人类发现的第一例重复暴。FRB 20190520B 则是中国天眼 CRAFTS 巡天发现的首例持续活跃重复暴。作为数百例快速射电暴中唯二拥有射电持续源（PRS）的爆发源，它们可能代表了特殊的起源，或者特殊的演化阶段。
论文第一作者、之江实验室研究员冯毅介绍，通过深度监测，FAST 捕获到这两个源的极端活跃期，积累了大量宝贵的观测数据。正是在此基础上，团队才得以精细刻画动态宇宙中这一神秘现象的偏振特征。
关键在于 64% 这个数字：如此高的圆偏振度，限制了圆偏振来自多路径传播的可能。换句话说，它不是信号在旅途中"被加工"出来的，而更可能来自源头附近。
五、圆偏振从何而来？两种候选机制
目前，学界对圆偏振的成因主要有两种候选解释：
法拉第转换（Faraday Conversion）
指在极端磁场环境中，线偏振与圆偏振之间发生转换，从而使辐射带上圆偏振特征。
FRB 源的本征特征
即圆偏振来自辐射机制本身，是爆发源内在物理过程的直接产物。
论文共同第一作者、国家天文台博士生张永坤指出："目前测算，圆偏振在非重复快速射电暴脉冲中出现的概率高于重复暴。这显示无论哪种机制，重复暴产生圆偏振的条件都更为苛刻。"
李菂表示，FAST 进一步系统地精细刻画了动态宇宙的射频偏振特征，将加深人们对于快速射电暴辐射机制的了解，有望最终揭示这一神秘天体物理现象的起源。
六、【延伸解读】从深空圆偏振到地面偏振成像：同一套物理，不同的尺度
读到这里，你可能会问：这些发生在数亿光年外的偏振测量，和我们有什么关系？
关系其实很直接——它们遵循的是同一套物理。
无论是在射电波段测量快速射电暴，还是在可见光波段检测一块玻璃的划痕，本质上都是在解算光的偏振态：把"偏振信息"从普通的强度信息中分离出来，变成可量化、可计算的数据。
两者的差别，在于尺度与挑战不同：
· FAST 面对的是来自深空、极其微弱且仅持续毫秒的信号，需要 500 米口径的超高灵敏度，以及长期、耐心的深度监测。
· 工业现场的偏振相机面对的则是实时性要求极高、干扰源复杂的环境——烟雾、扬尘、玻璃反光、水体散射、金属高光，都会把目标信息"淹没"。它需要在毫秒级完成偏振解算，并配合图像重构算法输出结果。
合肥视展光电的偏振相机正是为后者而生。通过计算偏振度（DoP）与偏振角（AoP）等信息，把人眼看不见的偏振差异转化为清晰图像，目前已广泛应用于：
· 偏振穿烟透雾成像——在雨、雪、雾、霾、烟等复杂条件下实现实时透视清晰成像
· 偏振透玻透膜成像——去除玻璃反光，对贴膜车窗、玻璃幕墙内部无感知透视
· 偏振水下成像——突破水体高散射、高吸收，提升水下目标探测距离
· 偏振玻璃瑕疵检测——识别显示屏、挡风玻璃上肉眼难辨的细微划痕
· 冶金与工业质检——在高温、强光、粉尘环境下稳定完成表面缺陷检测
如果说 FAST 是通过偏振去推断一个天体的起源，那么工业现场的偏振相机，则是通过偏振去推断一个目标的材质、应力、缺陷与真伪。
工具不同，尺度迥异，但内核一致：让不可见的偏振信息，变成可决策的视觉数据。
（结语）从 2007 年的"洛里默暴"，到中国天眼捕捉到 64% 的圆偏振，人类对快速射电暴的理解正一步步加深。而在地球上，同样的偏振原理早已走出实验室，走进工厂产线、道路监控、水下探测与安防现场。
偏振的世界，远比肉眼所见丰富。
（资料来源）中国科学院国家天文台、《中国科学报》、《科学通报》（Science Bulletin），封面文章，2022 年 12 月 26 日。
