Више од 50 година научници су теоретисали да електромагнетни талас може бити рефлектован у времену – а не само у простору. Због огромне количине енергије потребне за стварање временског интерфејса, научници дуго нису могли да потврде постојање временске рефлексије.
Коришћењем специјално пројектованог метаматеријала, научници из Њујорка су по први пут успешно посматрали временску рефлексију.
Просторна рефлексија: интуитиван феномен
Објашњење просторне рефлексије – било да је реч о светлости или звуку – прилично је интуитивно. Електромагнетно зрачење у облику светлости или звучних таласа удари у огледало или зид и промени правац кретања. То нам омогућава да видимо одраз или чујемо ехо оригиналног сигнала.
Међутим, већ више од пола века научници теоретишу о постојању још једне врсте рефлексије у квантној механици – такозване временске рефлексије.
Шта је заправо временска рефлексија?
Овај појам може да асоцира на нуклеарним погоном покретан „Делореан“ или на познату полицијску кутију која је „већа изнутра“, али научници под тим не подразумевају путовање кроз време.
Временска рефлексија настаје када се читав медијум кроз који се електромагнетни талас креће изненада промени. У том тренутку, део таласа се „окреће уназад“, а његова фреквенција се трансформише у другу.
Зашто је временску рефлексију било готово немогуће доказати?
Пошто временске рефлексије захтевају равномерну промену у читавом електромагнетном пољу, научници су дуго сматрали да би за такав експеримент била потребна превелика количина енергије.
Ипак, истраживачи из Центра за напредна научна истраживања Универзитета Сити Њујорк (CUNY ASRC) успели су да по први пут посматрају овај феномен. Они су слали широкопојасне сигнале кроз металну траку испуњену електронским прекидачима повезаним са резервоарским кондензаторима.
Како је експеримент функционисао?
Ова поставка омогућила је истраживачима да по вољи активирају прекидаче, чиме су удвостручили импедансу дуж траке. Та изненадна промена проузроковала је да сигнали носе успешно временски обрнуту копију оригиналног таласа.
Резултати истраживања објављени су у научном часопису Nature Physics.
„Веома је тешко променити особине неког медијума довољно брзо, равномерно и са довољним контрастом да би се постигла временска рефлексија електромагнетних сигнала, јер они осцилују изузетно великом брзином“, изјавио је Генгју Сју, коаутор рада и постдокторски истраживач у CUNY ASRC-у.
„Наша идеја била је да избегнемо промену својстава основног материјала и уместо тога створимо метаматеријал у који се додатни елементи могу нагло додавати или уклањати помоћу брзих прекидача.“
Како изгледа временска рефлексија у пракси?
Временска рефлексија се понаша другачије од просторне. Пошто временски „ехо“ најпре одражава последњи део сигнала, истраживачи кажу да бисте, када бисте гледали у временско огледало, видели своја леђа уместо лица.
У звучном смислу, то би било попут слушања траке пуштене уназад – брзо и са повишеним тоном.
Промена фреквенције и необична природа феномена
Промена фреквенције, када бисмо могли да је видимо голим оком, изгледала би као да се боје светлости нагло мењају – на пример, да црвена светлост одједном постане зелена.
Ова контраинтуитивна природа временске рефлексије један је од главних разлога због којих је овај феномен толико дуго измицао експерименталној потврди.
Значај открића за науку и технологију
„Било је заиста узбудљиво видети ово у пракси, имајући у виду колико је давно овај контраинтуитивни феномен предвиђен и колико се временски рефлектовани таласи разликују од просторних“, изјавио је водећи аутор рада Андреа Алу, професор физике и директор Фотонске иницијативе у CUNY ASRC-у.
Кључно питање гласи: зашто су научници уопште настојали да временску рефлексију репродукују у лабораторији?
Одговор лежи у томе што прецизнија контрола електромагнетних таласа може значајно унапредити бежичне комуникације, па чак и довести до развоја нискоенергетских, таласно заснованих рачунара.
Другим речима – корисно је знати све о електромагнетним таласима, и оним који се крећу напред, и онима који се, бар у неком смислу, враћају уназад кроз време.
