Kvantna mehanika je oblast nauke u kojoj ništa nije normalno, a sve izgleda kao da potkopava temelje našeg uobičajenog razumevanja stvarnosti. Ipak, mi jednostavni ljudi nastavljamo dalje.
Međutim, kvantni fizičari, koji se ponose time što gledaju u ponor i otkrivaju njegove jezive tajne, upravo su otkrili još jedan zbunjujući fenomen koji bi mogao da vam razori um: „negativno vreme.”
Kako je detaljno objašnjeno u studiji koja još nije prošla recenziju, a o kojoj je pisao Scientific American, tim istraživača tvrdi da su primetili fotone koji pokazuju ovo bizarno vremensko ponašanje kao rezultat takozvane atomske ekscitacije.
U suštini, kako SciAm objašnjava, kada su fotoni usmereni u oblak atoma, činilo se da napuštaju medijum pre nego što su uopšte ušli u njega. Verujte nam: i mi smo zbunjeni kao i vi.
„Negativno vremensko kašnjenje može delovati paradoksalno, ali to znači da bi, ako biste napravili ‘kvantni’ sat za merenje koliko vremena atomi provode u ekscitovanom stanju, kazaljka sata, pod određenim okolnostima, išla unazad umesto napred,” izjavio je Džosaja Sinkler sa Univerziteta u Torontu, čiji su rani eksperimenti postavili temelje za ovu studiju, iako direktno nije učestvovao, za časopis.
Fotoni — bezmasene čestice koje formiraju ono što poznajemo kao vidljivu svetlost — mogu biti apsorbovani atomima kroz koje prolaze. Kada se to dogodi, energija koju nose uzrokuje da elektroni atoma pređu na viši energetski nivo. Ovo je ono što nazivamo atomskom ekscitacijom, o kojoj smo ranije govorili.
Međutim, atomi takođe mogu da se deekscitiraju, vraćajući se u osnovno stanje. Jedan od načina na koji se to događa jeste da energija bude ponovo emitovana kao fotoni. Za posmatrača, to izgleda kao kašnjenje svetlosti koja prolazi kroz medijum.
Prema rečima istraživača, bili su zapanjeni činjenicom da nije postojalo „stručno saglasje“ o tome šta se zapravo dešava sa pojedinačnim fotonom tokom ovog kašnjenja.
„U to vreme, nismo bili sigurni šta je pravi odgovor, i činilo nam se da bi tako osnovno pitanje o nečemu toliko fundamentalnom trebalo biti lako rešivo,” izjavio je Sinkler za SciAm.
Kao i svaki dobri naučnici, sproveli su seriju eksperimenata.
U njima su impulsi fotona ispaljivani kroz oblak atoma na temperaturama blizu apsolutne nule. I tu se desila čudna stvar: u slučajevima kada fotoni prođu kroz oblak bez da budu apsorbovani, otkrili su da su ultrahladni atomi bili uzbuđeni tačno onoliko vremena koliko bi bili da su ih zaista apsorbovali.
Suprotno tome, u slučajevima kada su fotoni bili apsorbovani, ponovo su bili emitovani bez ikakvog kašnjenja, ili čak pre nego što bi se ultrahladni atomi vratili u osnovno stanje.
Nijedan zakon fizike ovde nije prekršen. Ono što se zapravo dešava jeste da fotoni na neki način prolaze kroz oblak atoma brže kada uzbude atome — ili kada bi trebalo da budu apsorbovani — nego kada atomi ostanu nepromenjeni. Kako fotoni ne prenose informacije, kauzalnost ostaje netaknuta, napominje SciAm.
Međutim, inherentne nesigurnosti na kvantnom nivou dodatno zamagljuju ceo proces. Konkretno, fenomen superpozicije, gde kvantne čestice poput fotona mogu biti u dva različita stanja u isto vreme. Za detektor koji meri kada fotoni ulaze i izlaze iz medijuma, to znači da mogu proizvesti i pozitivnu i negativnu vrednost. I tako nastaje koncept negativnog vremena.
Ovo ne menja naše razumevanje vremena, kažu istraživači. Sa druge strane, sugeriše da, barem u oblasti optike, negativno vreme ima „više fizičkog značaja nego što je to generalno prepoznato“ kada je u pitanju prenos fotona, napisali su u studiji.
