Фізики виявили доказ того, що негативний час існує: як це може бути

Фізики за допомогою інноваційних квантових експериментів уперше виявили те, що дивне квантове явище, відоме як негативний час, існує насправді. Вчені наголошують, що результати, які спантеличують, показують своєрідну особливість квантової механіки, а не те, що подорож у часі можлива. Фізики виявили, що фотони, тобто частинки світла, можуть витрачати негативну кількість часу під час проходження через хмару дуже холодних атомів. Тобто частинки світла можуть виходити з хмари атомів ще до того, як вони туди увійдуть. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Коли частинки світла, тобто фотони, проходять через атоми, то вони поглинаються атомами, а потім атоми їх випускають назад. Ця взаємодія змінює атоми, і переводить їх на деякий час у більш високоенергетичний або збуджений стан, перш ніж атоми повернуться до нормального стану. Фізики виміряли, як довго атоми залишалися в збудженому стані. І виявилося, то це був від'ємний час, тобто тривалістю нижче нуля.

За словами вчених, експеримент не показав, що подорожі в часі можливі, а показав те, що у квантовій фізиці є дійсно дивні явища, пов'язані із взаємодією світла і матерії.

Коли фізики спрямували фотони в хмару атомів з дуже низькою температурою, то здавалося, що фотони виходять з атомів ще до того, як вони були ними поглинуті. За словами вчених, негативний час може здатися чимось безглуздим, але якщо створити годинник для вимірювання того, скільки часу атоми проводять у збудженому стані, то стрілка цього годинника рухатиметься назад.

Пояснення цього явища криється у квантовій механіці, де частинки, як-от фотони, поводяться ймовірно, а не дотримуються суворих правил. Замість того, щоб притримуватися фіксованої часової шкали для поглинання і випромінювання світла, взаємодії між фотонами й атомами відбуваються в спектрі можливої тривалості часу.

Фотони можуть поводитися і як частинки, і як хвилі, а правила ймовірності дають їм змогу з'являтися в кількох станах одночасно, що спричиняє низку можливих результатів. Тому події проходження світла через атоми не завжди вкладаються в чітку часову шкалу.

За словами фізиків, вони побачили, що в тих випадках, коли частинки світла проходили через атоми і не поглиналися ними, атоми все ще перебували в збудженому стані протягом точної кількості часу, ніж якщо б їх поглинали фотони. У тих випадках, коли атоми поглинали частинки світла, то останні випромінювалися ще до того, як атоми отримали зворотне збудження, коли вони повертаються у вихідний енергетичний стан. Для спостерігача це здається так, ніби світло, що пройшло через атоми, затрималося.

Варто сказати, що результати експерименту не порушують законів фізики, зокрема частинки світла не переміщалися активніше за швидкість світла. Просто фотони якось пройшли через збуджені атоми швидше, ніж через атоми в незбудженому стані.

Під час спостереження за фотонами детектори побачили, що вони перебувають у стані суперпозиції, тобто в різних станах одночасно. Але при цьому фотони рухалися з різною швидкістю, і детектор вказав на наявність явища негативного часу.

Як уже писав Фокус, фізик пояснила, як чорні діри допоможуть створити теорію всього або теорію квантової гравітації. Теорія струн залишається найкращим кандидатом на роль теорії всього, її можна перевірити, вивчаючи чорні діри.

Що стосується подорожей у часі, але нове дослідження фізиків показує, що якби людина могла відправиться в минуле за допомогою замкнутої часоподібної кривої, то на неї б чекало велике розчарування, як уже писав Фокус .