Исследователи из Университета Торонто, проводя эксперименты с оптическими квантовыми генераторами (лазерами), пришли к выводу, что «отрицательное время» — это не просто гипотеза или грамматическая категория. Оно существует в осязаемом (правда почти неуловимом) физическом смысле и заслуживает более пристального экспериментального изучения и моделирования.
Результаты, размещенные на сервере препринтов arXiv, но еще не опубликованные ни в одном рецензируемом журнале, привлекли всеобщее внимание, сдобренное, однако, солидной дозой скептицизма.
Исследователи подчеркивают, что результаты скорее указывают на своеобразную особенность квантовой механики, чем на радикальный прорыв в нашем понимании такой фундаментальной сущности как время.
«Это сложная тема даже для нас, чтобы обсуждать ее с другими физиками. Нас постоянно неправильно понимают», — признается Эфраим Стейнберг, профессор Университета Торонто, специализирующийся на экспериментальной квантовой физике.
Хотя термин «отрицательное время» может показаться заимствованным из научной фантастики, Стейнберг отстаивает его жизненность, надеясь, что это станет стимулом для более глубоких обсуждений тайн Мироздания.
Несколько лет назад команда Стейнберга начала изучать взаимодействие между светом и материей. На подготовку захламленной подвальной лаборатории к экспериментам ушло более двух лет. Лазеры были тщательно откалиброваны, чтобы избежать искажения результатов.
Когда фотоны и другие легкие элементарные частицы проходят через вещество, некоторые из них поглощаются атомами и позже испускаются повторно. Это взаимодействие временно переводит атомы в возбужденное состояние. В дальнейшем после отправки в путь нового фотона возбуждение проходит, и атомы возвращаются в нормальное состояние.
В ходе исследования, проведенного под руководством Даниэлы Ангуло, команда решила измерить, как долго эти атомы останутся в возбужденном состоянии. «К нашему изумлению, в ряде случаев это время оказалось отрицательным, продолжительность возбуждения была меньше нуля», — утверждает Стейнберг.
Ученый сравнил ситуацию с тоннелем, в который со скоростью света въезжает вереница автомобилей. Существует вероятность того, что часть автомобилей выедет из тоннеля раньше, чем они туда заехали.
Стейнберг и Ангуло не пытаются доказать своими опытами, что возможно путешествие во времени. «Мы не хотим сказать, что какие-то объекты перемещались в прошлое», — говорит Стейнберг.
Объяснение феномена «отрицательного времени» кроется в квантовой механике, где фотоны ведут себя нестандартно, не следуют строгим правилам классической физики.
Вместо того, чтобы придерживаться фиксированной временной шкалы поглощения и повторного вынужденного излучения, эти взаимодействия происходят в широком диапазоне временных интервалов, которые невозможно предсказать.
По словам исследователей, это не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна, которая гласит, что ничто не может двигаться быстрее света.
Концепция «отрицательного времени» вызвала как поддержку, так и скептицизм, особенно со стороны маститых представителей научного сообщества.
Немецкий физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер раскритиковала работу в видеоролике на YouTube, который просмотрели более 250 000 человек. Она отметила: «Отрицательное время в этом эксперименте не имеет ничего общего с реальным течением времени — это просто способ описать, как фотоны проходят через среду и как меняются их фазы».
Ангуло и Стейнберг настаивали на обратном, утверждая, что их исследование устраняет серьезные пробелы в понимании того, почему свет не всегда распространяется с постоянной скоростью.
Стейнберг признал провокационный характер заголовка их статьи, но отметил, что ни один серьезный ученый не оспаривал результаты экспериментов.
«Мы сделали свой выбор в отношении того, как следует описывать и интерпретировать полученные результаты», - сказал он, добавив, что, хотя практическое применение открытия остается неясным, полученные результаты открывают новые возможности для изучения квантовых явлений.
«Я буду честен, в настоящее время у меня нет выбора между тем, что мы рассматривали, и практическим приложением полученного знания», - признался он. «Мы будем продолжать думать об этом, но я не хочу никого обнадеживать».
Недавно ученые предупредили, что опыты с «зеркальными» формами жизни несут большую опасность.