Не просто иллюзия. Ученые экспериментально подтвердили существование отрицательного времени
Журнал Physical Review Letters опубликовал результаты квантового эксперимента, проведенного учеными из Университета Торонто, который доказал, что феномен «отрицательного времени» — это не просто математическая аномалия или оптическая иллюзия, а вполне измеримый физический эффект.
В ходе исследования физики направили фотоны (кванты света) сквозь охлажденное облако атомов рубидия. Поскольку атомы находились в резонансе с фотонами, энергия света должна была временно передаваться атомам в виде возбуждения, задерживая фотон внутри облака на определенный период. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, точно определенная энергия фотона делает неопределенными временные границы его импульса. Из-за этого значительная часть фотонов рассеивается в случайных направлениях. Однако для частиц, успешно прошедших сквозь облако, расчет времени выхода показал удивительный результат: фотон покидает атомное облако раньше, чем наступает условное среднее время его входа, словно проводя внутри отрицательное количество времени.
Долгое время физики считали этот эффект, известный еще с 1993 года, банальным артефактом измерения, объясняя его тем, что сквозь облако проходит лишь самая передняя часть светового импульса. Чтобы проверить это, группа под руководством Эфраима Штейнберга применила метод так называемого «слабого измерения». Во избежание квантового эффекта Зенона, при котором прямое наблюдение разрушает квантовое состояние системы, ученые использовали дополнительный слабый лазерный луч для фиксации минимальных фазовых сдвигов в возбужденных атомах рубидия.
Усреднив данные миллионов повторений эксперимента, исследователи обнаружили, что реальное время пребывания фотона внутри атомной среды точно соответствует тому самому «отрицательному времени», которое рассчитывалось на основе времени прибытия. Это опровергает версию о простом отборе переднего фронта импульса и подтверждает, что фотон действительно оказывает измеримое отрицательное временное воздействие на атомы.
Авторы эксперимента отмечают, что это открытие не означает создания машины времени и полностью подчиняется известным законам квантовой механики. Однако оно доказывает, что квантовые частицы способны проявлять свойства, кардинально меняющие представления о природе времени и взаимодействии света с веществом.