Физики обнаружили доказательство того, что отрицательное время существует: как это может быть

Физики с помощью инновационных квантовых экспериментов впервые обнаружили то, что странное квантовое явление, известное как отрицательное время, существует на самом деле. Ученые подчеркивают, что озадачивающие результаты показывают своеобразную особенность квантовой механики, а не то, что путешествие во времени возможно. Физики обнаружили, что фотоны, то есть частицы света, могут тратить отрицательное количество времени во время прохождения через облако очень холодных атомов. То есть частицы света могут выходить из облака атомов еще до того, как они туда войдут. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Когда частицы света, то есть фотоны, проходят через атомы, то они поглощаются атомами, а затем атомы их выпускают обратно. Это взаимодействие изменяет атомы, и переводит их на некоторое время в более высокоэнергетическое или возбужденное состояние, прежде чем атомы вернутся в нормальное состояние. Физики измерили, как долго атомы оставались в возбужденном состоянии. И оказалось, то это было отрицательное время, то есть длительностью ниже нуля.

По словам ученых, эксперимент не показал, что путешествия во времени возможны, а показал то, что в квантовой физике существуют действительно странные явления, связанные со взаимодействием света и материи.

Когда физики направили фотоны в облако атомов с очень низкой температурой, то казалось, что фотоны выходят из атомов еще до того, как они были ими поглощены. По словам ученых, отрицательное время может показаться чем-то бессмысленным, но если создать часы для измерения того, сколько времени атомы проводят в возбужденном состоянии, то стрелка этих часов будет двигаться назад.

Объяснение данного явления кроется в квантовой механике, где частицы, такие как фотоны, ведут себя вероятным образом, а не следуют строгим правилам. Вместо того, чтобы придерживаться фиксированной временной шкалы для поглощения и излучения света, взаимодействия между фотонами и атомами происходят в спектре возможной продолжительности времени.

Фотоны могут вести себя и как частицы, и как волны, и правила вероятности позволяют им появляться в нескольких состояниях одновременно, что вызывает ряд возможных результатов. Поэтому события прохождения света через атомы не всегда укладываются в четкую временную шкалу.

По словам физиков, они увидели, что в тех случаях, когда частицы света проходили через атомы и не поглощались ими, атомы все еще находились в возбужденном состоянии в течение точного количества времени, как если бы их поглощали фотоны. В тех случаях, когда атомы поглощали частицы света, то последние излучались еще до того, как атомы получили обратное возбуждение, когда они возвращаются в исходное энергетическое состояние. Для наблюдателя это выглядит так, как будто свет, прошедший через атомы, задержался.

Стоит сказать, что результаты эксперимента не нарушают законы физики, в частности частицы света не перемещались быстрее скорости света. Просто фотоны каким-то образом прошли через возбужденные атомы быстрее, чем через атомы в не возбужденном состоянии.

При наблюдении за фотонами детекторы увидели, что они находятся в состоянии суперпозиции, то есть находились в разных состояниях одновременно. Но при этом фотоны двигались с разной скоростью и детектор указал на наличие явления отрицательного времени.

Как уже писал Фокус, физик объяснила, как черные дыры помогут создать теорию всего или теорию квантовой гравитации. Теория струн остается лучшим кандидатом на роль теории всего, ее можно проверить, изучая черные дыры.

Что касается путешествий во времени, но новое исследование физиков показывает, что если бы человек мог отправится в прошлое с помощью замкнутой времениподобной кривой, то его бы ждало большое разочарование, как уже писал Фокус.