Квантовый эксперимент обнаруживает свидетельство «отрицательного времени»

В исследовании, еще не прошедшем рецензирование, ученые утверждают, что наблюдали за фотонами (частицами света), которые ведут себя таким образом, что время может двигаться назад при определенных условиях.

Вот что произошло: когда фотоны были посланы в облако атомов, они, казалось, покидали облако еще до того, как в него вошли. Это загадочное явление.

Как объяснил Джозайя Синклер из Университета Торонто, «отрицательная временная задержка» означает, что если использовать квантовые часы для измерения времени пребывания атомов в возбужденном состоянии (состояние с более высокой энергией), то в некоторых случаях часы будут идти в обратном направлении. Синклер не принимал непосредственного участия в новом исследовании, но внес вклад в предыдущие исследования.

Фотоны могут поглощаться атомами, и когда это происходит, электроны атомов переходят в более высокое энергетическое состояние — это называется возбуждением атомов. Позже атомы могут вернуться в свое обычное состояние, переизлучив энергию в виде фотонов, что выглядит как задержка в прохождении света через облако.

Исследователи были удивлены тем, что эксперты не пришли к единому мнению о том, что именно происходит с фотоном во время этой задержки. Поэтому они поставили эксперименты, чтобы выяснить это.

В ходе опытов фотонные импульсы пропускались через облако атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля. Они заметили нечто странное: даже если фотоны не поглощались атомами, атомы все равно вели себя возбужденно в течение такого же времени, как если бы они их поглотили. В тех случаях, когда фотоны поглощались, они мгновенно переизлучались, прежде чем атомы успевали вернуться в нормальное состояние.

Никакие законы физики при этом не нарушались. Кажется, что фотоны проходят через облако атомов быстрее, когда они возбуждают атомы, чем когда атомы остаются незатронутыми. Это не нарушает причинно-следственную связь (идею о том, что причина возникает раньше следствия), потому что фотоны не несут информации.

На квантовом уровне все усложняют такие неопределенности, как суперпозиция (когда частицы могут находиться в двух состояниях одновременно). Это позволяет фотонам при измерении выдавать как положительные, так и отрицательные значения, что приводит к идее отрицательного времени.

Это открытие не меняет нашего общего понимания времени, но оно предполагает, что отрицательное время может играть большую роль в том, как свет (фотоны) перемещается через определенные материалы, чем ученые предполагали ранее.

Исследование концепции отрицательного времени открывает новые горизонты для понимания квантовой механики и взаимодействия света с материей. Ученые начинают задумываться о том, как эти новые результаты могут повлиять на существующие теории. Например, они могут привести к созданию более эффективных технологий в области квантовой оптики и обработки информации. Возможно, в будущем мы увидим устройства, которые используют принципы отрицательного времени для достижения мгновенной передачи данных.

С другой стороны, такие открытия поднимают философские вопросы о природе времени и наших представлениях о причинах и следствиях. Если время может двигаться назад для отдельных частиц, как это соотносится с привычным, линейным восприятием времени в макромире? Это может вызвать необходимость пересмотра фундаментальных представлений о хронологии событий и их взаимосвязи.

Тем не менее, дальнейшие эксперименты и исследования потребуются, чтобы подтвердить эти результаты и понять их практическое применение. Наука всегда стремится к объяснению самых загадочных явлений, и квантовые исследования продолжают удивлять нас новыми открытиями. Каждое новое открытие, как и в данном случае, добавляет очередной штрих в нашу картину мироздания.