Учените отдавна знаят, че светлината понякога може да изглежда, че излиза от даден материал, преди да влезе в него - ефект, който се отхвърля като илюзия, причинена от това как вълните се изкривяват от материята.
Сега изследователи от Университета в Торонто чрез иновативни квантови експерименти твърдят, че са доказали, че "отрицателното време" не е само теоретична идея - то съществува в осезаем физически смисъл и заслужава по-внимателно изследване.
Откритията, публикувани на сървъра за предпечатни материали arXiv, но все още непубликувани в рецензирано списание, привличат както световно внимание, така и скептицизъм.
Изследователите подчертават, че тези объркващи резултати подчертават по-скоро особена странност на квантовата механика, отколкото радикална промяна в разбирането ни за времето.
"Това са трудни неща, дори за нас да говорим за тях с други физици. Постоянно ни разбират погрешно", коментира Аефраим Стайнберг (Aephraim Steinberg), професор от Университета в Торонто, специализиран в областта на експерименталната квантова физика.
Въпреки че терминът "отрицателно време" може да звучи като концепция, извадена от научната фантастика, Стайнберг защитава употребата му, надявайки се, че ще предизвика по-задълбочени дискусии за тайните на квантовата физика.
Лазерни експерименти
Преди години екипът започва да изследва взаимодействията между светлината и материята.
Когато светлинните частици, или фотони, преминават през атоми, някои от тях се поглъщат от атомите и по-късно се излъчват отново. Това взаимодействие променя атомите, като временно ги поставя в по-високоенергийно или "възбудено" състояние, преди да се върнат в нормално състояние.
В изследването, ръководено от Даниела Ангуло (Daniela Angulo), екипът си поставя за цел да измери колко дълго тези атоми остават във възбудено състояние.
"Оказа се, че това време е отрицателно", обяснява Стайнберг - тоест с продължителност, по-малка от нула.
За да си представите тази концепция, представете си коли, които влизат в тунел: преди експеримента физиците са отчитали, че макар средното време за влизане на хиляда коли да е например 12:59 ч., първите коли могат да излязат малко по-рано, например в 11:59 ч. Преди това този резултат е бил отхвърлян като безсмислен.
Това, което демонстрират Ангуло и колегите ѝ, прилича на измерване на нивата на въглероден оксид в тунела след излизането на първите няколко автомобила и установяване, че показанията са със знак минус пред тях.
Относителността е непокътната
Оптимизирането на експериментите, проведени в претрупана лаборатория в мазето, пълна с кабели и увити в алуминий устройства, отнема повече от две години. Използваните лазери трябвало да бъдат внимателно калибрирани, за да не изкривяват резултатите.
Все пак Стайнберг и Ангуло бързат да пояснят: никой не твърди, че пътуването във времето е възможно. "Не искаме да кажем, че нещо е пътувало назад във времето", казва Стайнберг. "Това е погрешно тълкуване."
Обяснението се крие в квантовата механика, където частици като фотоните се държат по размит, вероятностен начин, а не следват строги правила.
Вместо да се придържат към фиксирана времева рамка за поглъщане и повторно излъчване, тези взаимодействия протичат в спектър от възможни продължителности - някои от които противоречат на ежедневната интуиция.
Изследователите твърдят, че това не нарушава Специалната теория на относителността на Айнщайн, според която нищо не може да се движи по-бързо от светлината. Тези фотони не носят никаква информация, заобикаляйки всякакви ограничения на космическата скорост.
Концепцията за "отрицателно време" предизвиква както очарование, така и скептицизъм, особено от страна на видни представители на научната общност.
Германският физик-теоретик Сабине Хосенфелдер (Sabine Hossenfelder) например разкритикува работата във видеоклип в YouTube, гледан от над 250 000 души, отбелязвайки:
"Отрицателното време в този експеримент няма нищо общо с протичането на времето - това е просто начин да се опише как фотоните пътуват през среда и как се променят техните фази."
Ангуло и Стайнберг отвръщат на удара, заявявайки, че техните изследвания са насочени към решаващи пропуски в разбирането защо светлината не винаги се движи с постоянна скорост.
Стайнберг признава противоречието, свързано с провокативното заглавие на статията им, но посочва, че никой сериозен учен не е оспорил експерименталните резултати.
"Ние направихме своя избор за това, което смятаме за плодотворен начин да опишем резултатите", коментира Стайнберг и добавя, че макар практическите приложения да остават недостижими, откритията отварят нови пътища за изследване на квантовите явления.
"Ако трябва да бъда честен, в момента нямам представа за начина, по който от това, което разглеждаме, може да стигне до приложения", признава Стайнберг. "Ще продължим да мислим за това, но не искам да давам излишни надежди на хората."
Справка: Daniela Angulo et al, Experimental evidence that a photon can spend a negative amount of time in an atom cloud, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2409.03680 , arxiv.org/abs/2409.03680
Източник: Scientists observe 'negative time' in quantum experiments, Ben Simon, Issam Ahmed in Washington
Още по темата
Космос
Разширяване на неравенствата на класическата черна дупка в квантовата област
Физика
Колко бързо става квантовото вплитане? Учени го изследват в атосекунден мащаб
Физика
Диамант, слят със сапфир, може да е следващото голямо квантово постижение
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари