นี่เป็นครั้งแรกที่เรา 'จับ' แสงได้ในห้วงเวลาเสมือนจริง

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ (สหรัฐอเมริกา) เพิ่งประสบความสำเร็จครั้งสำคัญทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่เคยมีมาก่อน นั่นคือการสังเกตแสงขณะเดินทางผ่าน "เวลาเสมือน" ซึ่งเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่ก่อนหน้านี้คิดว่าเป็นไปไม่ได้

การสังเกตการเคลื่อนที่ของแสงทั้งในพื้นที่จริงและ "เวลาเสมือน" เปิดโอกาสมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้ในชีวิตมนุษย์ยุคใหม่ - ภาพประกอบ: NASA

โดยทั่วไป เมื่อแสงผ่านวัสดุโปร่งใส แสงจะไม่เดินทางได้อย่างอิสระเหมือนในสุญญากาศ เครือข่ายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนภายในวัสดุทำให้โฟตอนแต่ละตัวช้าลง ส่งผลให้การเดินทางของลำแสงทั้งหมดล่าช้าลง

ปรากฏการณ์นี้ช่วยให้ นักวิทยาศาสตร์ เข้าใจว่าแสงมีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างจุลภาคของวัสดุอย่างไร ซึ่งนำไปสู่การค้นพบคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเหล่านั้น

จากโลกเสมือนจริงสู่โลกแห่งความเป็นจริง

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์บางแบบที่อธิบายปรากฏการณ์นี้ มักใช้ตัวเลขที่เรียกว่าจำนวนจินตนาการ ตัวเลขเหล่านี้ไม่มีค่าที่แท้จริงในชีวิตประจำวัน และมักถูกมองว่าเป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เท่านั้น การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่า ตัวเลขที่ดูเหมือนจะมีอยู่แต่ในกระดาษเหล่านี้ สามารถปรากฏออกมาเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่วัดได้จริง

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Physical Review Letters ซึ่งเป็นหนึ่งในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำและทรงเกียรติที่สุดในสาขาฟิสิกส์ ทีมของนักฟิสิกส์ Isabella Giovannelli และ Steven Anlage รายงานว่าพวกเขาใช้คลื่นไมโครเวฟ ซึ่งเป็นแสงรูปแบบหนึ่งที่อยู่นอกช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ และส่งผ่านคลื่นเหล่านั้นผ่านสายเคเบิลโคแอกเซียลแบบวงปิด อุปกรณ์นี้จำลองสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้เพื่อศึกษาการส่งผ่านพัลส์แสงผ่านวัสดุต่างๆ

จากการวัดการสั่นของคลื่นไมโครเวฟที่มีความถี่ต่ำมากขณะที่มันผ่านระบบ พวกเขาค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่นั้นไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เป็นการแสดงออกทางกายภาพของจำนวนจินตนาการในสมการ

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดเรื่องเวลาเสมือนไม่ใช่เพียงแค่จินตนาการทางคณิตศาสตร์ แต่มีอยู่จริงและส่งผลต่อกระบวนการส่งผ่านแสง

ดร.อันลาจกล่าวว่าทีมของเขาได้ค้นพบระดับความเป็นอิสระที่ถูกมองข้ามไปก่อนหน้านี้ภายในคลื่นแสง ซึ่งทำให้ปรากฏการณ์ที่เคยถูกมองว่าเป็น "ภาพลวงตา" สามารถอธิบายได้ด้วยปัจจัยที่เป็นจริงทั้งหมด

ที่น่าทึ่งคือ พัลส์แสงในตัวกลางนี้สามารถเดินทางได้เร็วกว่าโฟตอนที่ประกอบขึ้นเป็นพัลส์เหล่านั้นชั่วคราว ซึ่งอาจฟังดูขัดแย้ง แต่เป็นผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาถึงอิทธิพลของตัวกลางและโครงสร้างของคลื่น

มีแอปพลิเคชันเชิงปฏิบัติที่น่าสนใจมากมาย

ความสำเร็จของการทดลองนี้ไม่ได้เป็นเพียงก้าวสำคัญในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเท่านั้น การสังเกตแสงในสถานะที่เรียกว่า "เวลาเสมือน" ยังเปิดโอกาสมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้ในชีวิตสมัยใหม่ด้วย

เมื่อเรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับวิธีการเดินทางและการเปลี่ยนแปลงของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่แสงไปจนถึงไมโครเวฟ ขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านสสาร เราจะสามารถปรับปรุงเทคโนโลยีหลายอย่างที่ต้องพึ่งพาคลื่นเหล่านี้ให้ดียิ่งขึ้นได้

ตัวอย่างเช่น ในด้านการสื่อสารไร้สาย ความรู้ใหม่นี้สามารถช่วยปรับปรุงความเร็วและความแม่นยำในการส่งสัญญาณได้ ส่วนในระบบเรดาร์และเซ็นเซอร์นั้น สามารถช่วยเพิ่มความไวและลดการรบกวน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในด้านต่างๆ เช่น การบิน การทหาร และระบบอัตโนมัติ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน โลก ของการคำนวณควอนตัมที่กำลังพัฒนา ซึ่งทุกปฏิสัมพันธ์ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น โฟตอน ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิธีการเคลื่อนที่ของแสงอาจกลายเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์คำนวณที่มีประสิทธิภาพและเสถียรยิ่งขึ้นในอนาคต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง จากปรากฏการณ์ที่ครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นนามธรรมโดยสิ้นเชิง เวลาเสมือนจริงกำลังค่อยๆ กลายเป็นส่วนที่มีประโยชน์ของโลกเทคโนโลยีในโลกแห่งความเป็นจริง

กลับสู่หัวข้อเดิม

มินห์ ไฮ

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