Світло може відбиватися не тільки в просторі, але й у часі, й дослідники, які вивчають такі «часові відображення», знаходять безліч дивних і корисних ефектів. Науковці з Міського університету Нью-Йорка описали прорив
Світло може подорожувати назад у часі — вчені оприлюднили дослідження Фото: freepik.com
Схем ретроградних подорожей у часі безліч, але зазвичай вони пов’язані з непримиренними парадоксами і спираються на дивовижні теоретичні конструкції на кшталт червоточин (яких насправді може й не існувати). Проте, коли мова йде про просте повернення часу назад — подібно до того, як ми перемішуємо яєчню і бачимо, що жовток і білок відокремлюються — багата і зростаюча підгалузь хвильової фізики показує, що таке «обернення часу» можливе.
Здавалося б, зворотний хід часу фундаментально суперечить одному з «найсвятіших» постулатів фізики — другому закону термодинаміки. Це те, що рухає стрілу часу в односторонньому напрямку. І хоча поки що не існує способу робити це у певних ретельно контрольованих сценаріях у відносно простих системах, дослідникам вдалося повернути час назад.
«Фокус полягає у створенні певного роду відображення. Спочатку уявіть собі звичайне просторове відображення, як те, що ви бачите у скляному дзеркалі з срібною підкладкою. Тут віддзеркалення відбувається тому, що для променя світла срібло є зовсім іншим середовищем передачі, ніж повітря; раптова зміна оптичних властивостей змушує світло відскакувати назад, як м’ячик для пінг-понгу, що б’ється об стіну», — пояснюють науковці.
А тепер уявіть, що замість того, щоб змінюватися в певних точках простору, оптичні властивості на всьому шляху променя різко змінюються в певний момент часу. Замість того, щоб відбиватися у просторі, світло буде відбиватися у часі, точно повторюючи свій шлях, як м’яч для пінг-понгу, що повертається до гравця, який влучив у нього востаннє. Це і є «віддзеркалення часу».
Цікаве по темі: Створено фотонні чипи для бездротового зв’язку 5-6G
Для цього фізик Андреа Алу та його колеги розробили «метаматеріал» з регульованими оптичними властивостями, які вони можуть змінювати в межах часток наносекунди, щоб зменшити вдвічі або подвоїти швидкість проходження світла крізь нього. Властивості метаматеріалів визначаються їхньою структурою: багато з них складаються з масивів мікроскопічних стрижнів або кілець, які можна налаштувати так, щоб вони взаємодіяли зі світлом і маніпулювали ним так, як жоден природний матеріал не може. За словами Алу, застосування їхньої сили для відображення часу виявило деякі несподіванки.
«Тепер ми розуміємо, що [часові відображення] можуть бути значно «багатшими», ніж ми думали, завдяки тому, як ми їх реалізуємо», — додає вчений.
Такі структурні властивості також зустрічаються в природі, наприклад, у променистому переливанні крила метелика. Однак, продовжуючи справу природи, дослідники метаматеріалів розробили структури, які можуть робити об’єкти невидимими, а їхнє застосування варіюється від покращення антен і захисту від землетрусів до створення комп’ютерів, що працюють на основі світла. Зараз науковці обмінюють просторові виміри цих структурних особливостей на часові.
«Ми розробляємо метаматеріали, щоб робити незвичайні речі, і це одна з таких незвичайних речей», — каже Надер Енгета, професор Пенсильванського університету і піонер у галузі фізики хвиль, модульованих метаматеріалами.
Повністю дослідження опубліковано на сайті scientificamerican.com.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Науковці створили крихітних роботів з клітин людини
Відкрито найбільший у світі експериментальний реактор ядерного синтезу
Вчені з’ясували, що та коли може знищити Землю
