Свет может отражаться не только в пространстве, но и во времени, и исследователи, изучающие такие «временные отражения», находят множество удивительных и полезных эффектов. Ученые из Городского университета Нью-Йорка описали прорыв
Свет может путешествовать назад во времени — ученые обнародовали исследование Фото: freepik.com
Схем ретроградных путешествий во времени множество, но обычно они связаны с непримиримыми парадоксами и опираются на удивительные теоретические конструкции вроде червоточин (которых на самом деле может и не существовать). Тем не менее, когда речь идет о простом возвращении времени назад — подобно тому, как мы перемешиваем яичницу и видим, что желток и белок отделяются — богатая и растущая подотрасль волновой физики показывает, что такое «обращение времени» возможно.
Казалось бы, обратный ход времени фундаментально противоречит одному из самых «священных» постулатов физики — второму закону термодинамики. Это то, что двигает стрелу времени в одностороннем направлении. И хотя пока не существует способа делать это в определенных тщательно контролируемых сценариях в относительно простых системах, исследователям удалось повернуть время вспять.
«Фокус заключается в создании определенного рода отражения. Сначала представьте себе обычное пространственное отражение, как то, что вы видите в стеклянном зеркале с серебряной подложкой. Здесь отражение происходит потому, что для луча света серебро является совсем другой средой передачи, чем воздух; внезапное изменение оптических свойств заставляет свет отскакивать назад, как мячик для пинг-понга, бьющийся о стену», — объясняют ученые.
А теперь представьте, что вместо того, чтобы меняться в определенных точках пространства, оптические свойства на всем пути луча резко меняются в определенный момент времени. Вместо того, чтобы отражаться в пространстве, свет будет отражаться во времени, точно повторяя свой путь, как мяч для пинг-понга, возвращающийся к игроку, который попал в него в последний раз. Это и есть «отражение времени».
Интересное по теме: Созданы фотонные чипы для беспроводной связи 5-6G
Для этого физик Андреа Алу и его коллеги разработали «метаматериал» с регулируемыми оптическими свойствами, которые они могут изменять в пределах долей наносекунды, чтобы уменьшить вдвое или удвоить скорость прохождения света сквозь него. Свойства метаматериалов определяются их структурой: многие из них состоят из массивов микроскопических стержней или колец, которые можно настроить так, чтобы они взаимодействовали со светом и манипулировали им так, как ни один природный материал не может. По словам Алу, применение их силы для отображения времени выявило некоторые неожиданности.
«Теперь мы понимаем, что [временные отражения] могут быть значительно «богаче», чем мы думали, благодаря тому, как мы их реализуем», — добавляет ученый.
Такие структурные свойства также встречаются в природе, например, в лучистом переливании крыла бабочки. Однако, продолжая дело природы, исследователи метаматериалов разработали структуры, которые могут делать объекты невидимыми, а их применение варьируется от улучшения антенн и защиты от землетрясений до создания компьютеров, работающих на основе света. Сейчас ученые обменивают пространственные измерения этих структурных особенностей на временные.
«Мы разрабатываем метаматериалы, чтобы делать необычные вещи, и это одна из таких необычных вещей», — говорит Надер Энгета, профессор Пенсильванского университета и пионер в области физики волн, модулируемых метаматериалами.
Полностью исследование опубликовано на сайте scientificamerican.com.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Ученые создали крошечных роботов из клеток человека
Открыт крупнейший в мире экспериментальный реактор ядерного синтеза
Ученые выяснили, что и когда может уничтожить Землю
