Første gang jeg «fanger» lys i virtuell tid

Fysikere ved University of Maryland (USA) har nettopp nådd en enestående vitenskapelig milepæl: å observere lys mens det beveger seg i «imaginær tid», et matematisk konsept som virker uvirkelig.

Å observere lysets bevegelse i både virkelig rom og «virtuell tid» vil åpne opp mange muligheter for praktiske anvendelser i moderne menneskeliv – Illustrasjon: NASA

Normalt sett, når lys passerer gjennom et gjennomsiktig materiale, beveger det seg ikke like fritt som i et vakuum. Det komplekse nettverket av elektromagnetiske felt i materialet bremser hvert foton, noe som forsinker hele lysstrålens reise.

Dette fenomenet hjelper forskere med å forstå hvordan lys samhandler med mikrostrukturen til materialer, og dermed utforske dens fysiske egenskaper.

Fra virtuelt til ekte

En del av de matematiske modellene som beskriver dette fenomenet bruker ofte tall som kalles imaginære tall. Disse tallene har ingen reell verdi i hverdagen og blir ofte sett på som rent matematiske verktøy. Det nye eksperimentet har vist at disse tilsynelatende bare papirbaserte tallene faktisk kan manifestere seg i fullstendig målbare fysiske fenomener.

I en studie publisert i tidsskriftet Physical Review Letters , et av de mest prestisjefylte vitenskapelige tidsskriftene innen fysikk, sa teamet bestående av to fysikere, Isabella Giovannelli og Steven Anlage, at de brukte mikrobølger, en form for lys utenfor det synlige området, og overførte det gjennom en lukket sløyfe av koaksialkabel. Denne enheten simulerer et kontrollert miljø for å studere forplantningen av lyspulser gjennom materialer.

Ved å måle de små frekvenssvingningene til mikrobølgene mens de passerte gjennom systemet, oppdaget de at frekvensskiftene ikke var tilfeldige, men var den fysiske manifestasjonen av imaginære tall i ligningen.

Dette viser at konseptet imaginær tid ikke bare er en matematisk fantasi, men faktisk eksisterer og påvirker lysets forplantning.

Dr. Anlage sa at teamet hans hadde oppdaget en tidligere oversett frihetsgrad i lysbølger, noe som tillot et fenomen som en gang ble ansett som «virtuelt» å bli forklart av helt reelle faktorer.

Bemerkelsesverdig nok kan lyspulser i dette mediet midlertidig bevege seg raskere enn fotonene de er laget av. Dette kan høres paradoksalt ut, men det er en logisk konsekvens av mediets og bølgestrukturens påvirkning.

Mange muligheter for praktiske anvendelser

Suksessen med dette eksperimentet er ikke bare et skritt fremover innen teoretisk fysikk. Observasjonen av lys i en tilstand kalt «imaginær tid» åpner også mange muligheter for praktiske anvendelser i det moderne liv.

Etter hvert som mennesker bedre forstår hvordan elektromagnetiske bølger, fra lys til mikrobølger, beveger seg og endrer seg når de passerer gjennom materie, kan vi optimalisere mange av teknologiene som er avhengige av dem.

For eksempel, innen trådløs kommunikasjon, kan denne nye kunnskapen bidra til å forbedre hastigheten og nøyaktigheten i signaloverføringen. Med radar- og sensorsystemer kan den bidra til økt følsomhet og redusert interferens, og dermed forbedre effektiviteten innen felt som luftfart, militær og automatisering.

Spesielt i den fremvoksende verdenen av kvantedatamaskiner, hvor all interaksjon avhenger av oppførselen til mikroskopiske partikler som fotoner, kan en dypere forståelse av hvordan lys oppfører seg være nøkkelen til å designe kraftigere og mer stabile dataenheter i fremtiden.

Med andre ord, fra et fenomen som en gang ble ansett som fullstendig abstrakt, er virtuell tid nå gradvis i ferd med å bli en nyttig del av den virkelige teknologiske verden.

Tilbake til emnet

MINH HAI

Kilde: https://tuoitre.vn/lan-dau-bat-duoc-anh-sang-trong-thoi-gian-ao-20250630214758668.htm