Это физическое явление, называемое отражением времени, казалось невозможным. Ученые предсказали это 50 лет назад, а теперь впервые показали на практике #

Впервые ученые доказали то, о чем в физике говорят уже более 50 лет. Явление, известное как Темпоральная рефлексия пока появилась только в теоретических выкладках и профессиональных статьях. Однако теперь это успешно наблюдается в лаборатории. На этот успех обратил внимание и сервер Popular Mechanics, а само исследование ученых из Аспирантуры CUNY в Нью-Йорке было опубликовано в престижном журнале Nature Physics.

Ты не видишь отражение в зеркале, но во времени

Общее совещательное дело знают все. Свет отражается от зеркала, и вы видите свое изображение. Звук отражается от камня и создает эхо. В обоих случаях речь идет о движении в пространстве. Волна куда-то ударяется, разворачивается и продолжается.

Отражение времени работает совершенно по-другому. Волна не ударяется ни о стену, ни о препятствие. Вместо этого в один конкретный момент вся среда, через которую он распространяется, меняется. И именно это внезапное изменение заставляет часть сигнала вести себя так, как будто он пошел вспять во времени.

Что происходит с сигналом, когда среда внезапно «меняется»

Представьте, что вы слушаете песню, и кто-то внезапно включает ее сзади. Сначала вы слышите последние ноты и только потом первые. Именно так выглядит отраженный во времени сигнал. Ученые описывают это по-разному. Если бы существовало зеркало времени, вы бы видели в нем не свое лицо, а свою спину.

Такое поведение звучит странно, но оно имеет четкое физическое объяснение. Электромагнитная волна имеет энергию, частоту и направление распространения. При нормальном отражении направление меняется, но частота остается прежней. Во времени отражение все наоборот. Направление остаётся прежним, но меняется энергия, а вместе с ней и частота.

Почему волна начинает вести себя так, будто возвращается?

Если бы мы могли увидеть это явление своими глазами, оно выглядело бы как внезапное изменение цвета света.. Например, в какой-то момент красный цвет изменится на зеленый. Однако это не искажение или затухание сигнала. Одновременно меняется весь частотный спектр, что чрезвычайно важно для физиков.

Многие годы считалось, что нечто подобное невозможно доказать экспериментально. Электромагнитные волны колеблются чрезвычайно быстро, и для одновременного изменения всей окружающей среды потребуется огромное количество энергии. Однако команда ASRC CUNY нашла умное решение.

Вместо изменения самого материала они создали особую искусственную среду, так называемый метаматериал. Это была металлическая полоска, оснащенная быстродействующими электронными переключателями и конденсаторами. В точно определенный момент они могли внезапно изменить его электрические свойства одинаково по всей длине.

Почему физики были очарованы этим явлением уже более 50 лет

Ученые послали в эту среду обычный электромагнитный сигнал. Когда система была «изменена», произошло именно то, что предсказывала теория. Сигнал, выходящий из устройства, был таким же, как и оригинал, только воспроизводился задом наперед. Таким образом, явление, которое десятилетиями существовало только на бумаге, впервые было показано в реальности.

Однако на этом эксперимент не закончился. Ученые повторили эту процедуру дважды подряд, как будто перебрасывая сигнал между двумя моментами времени. Результатом стал странный временной резонанс, в котором обращенные во времени волны взаимодействовали друг с другом. Это похоже на отражение света между двумя зеркалами в классической оптике. Разница в том, что на этот раз в пространстве ничего не двигалось, а все произошло между двумя моментами времени.

И что это означает на практике? Чем лучше мы сможем управлять электромагнитными волнами, тем точнее мы сможем передавать информацию. В будущем этот принцип может помочь ускорить беспроводную связь, снизить потери энергии при обработке сигналов и открыть путь к совершенно новым типам вычислительных технологий.

При этом ученые не говорят об управлении временем, как в фантастических фильмах. Однако они показали, что время можно использовать как еще один инструмент для управления волнами, подобно тому, как мы сегодня используем пространство. И именно такие незаметные открытия часто стоят в начале технологий, которые мы возьмем на вооружение через несколько лет.