Naukowcy z Hongkongu zaprzeczyli możliwości podróżowania w czasie metodami optycznymi. Jednak nadal istnieje hipotetyczna możliwość stworzenia wehikułu czasu z wykorzystaniem obszarów supergrawitacji, jak w przypadku czarnych dziur czy „tuneli czasoprzestrzennych”
Jednym z hipotetycznych sposobów podróżowania w czasie jest podróżowanie z prędkością rzędu prędkości światła lub nawet większą od niej. Pomimo jednego z fundamentalnych stwierdzeń teorii względności Einsteina, jakim jest niemożność osiągnięcia prędkości większej niż prędkość światła, w ciągu ostatnich dziesięciu lat w środowisku naukowym rozwinęła się dyskusja, której istota sprowadza się do tego, że pojedyncze fotony mogą być „nadświetlne”.
Udowodnienie istnienia takich fotonów oznaczałoby teoretyczną możliwość podróży w czasie, ponieważ fotony te naruszałyby zasadę przyczynowości.
Ta zasada w fizyce klasycznej oznacza, co następuje: każde zdarzenie, które zaszło w czasie t 1, może wpłynąć na zdarzenie, które zaszło w czasie t 2 tylko wtedy, gdy t 1 jest mniejsze niż t 2. W teorii względności zasada ta jest sformułowana w podobny sposób, dodawane są do niej tylko warunki związane z efektami relatywistycznymi, dzięki czemu czas zależy od wybranego układu odniesienia.
Przyczyna wznowienia dyskusji na temat istnienia fotonów „nadświetlnych” pojawiła się w styczniu 2010 roku. Następnie w magazynie Optic Express ukazał się artykuł amerykańskich naukowców, o którym mówił dział naukowy Gazety. Ru. W swoim eksperymencie naukowcy wysłali fotony przez stos materiałów o różnej naturze.
Zmieniając warstwy o wysokim i niskim współczynniku załamania światła, naukowcy wykryli, że pojedyncze fotony przechodzą przez płytkę 2,5 mikrona z pozornie ponadświetlnymi prędkościami.
Autorzy pracy starali się wyjaśnić to zjawisko z punktu widzenia korpuskularno-falowej natury światła (w końcu światło jest jednocześnie falą i strumieniem cząstek-fotonów) bez naruszania teorii względności, argumentując, że obserwowana prędkość jest pewnego rodzaju iluzją. W tym eksperymencie światło zarówno zaczyna, jak i kończy swoją podróż jako foton. Kiedy jeden z tych fotonów przekracza granicę między warstwami materiału, na każdej powierzchni tworzy falę - optyczny prekursor-prekursor (dla jasności można porównać optyczny prekursor z falą powietrza, która pojawia się przed jadącym pociągiem). Fale te oddziałują ze sobą, tworząc wzór interferencyjny: to znaczy intensywności fal są redystrybuowane, tworząc wzór wyraźnych wzlotów i upadków, jakpodobnie jak w przypadku zbliżających się fal w oceanie, powstaje warstwa pływowa - ciąg wody. W pewnym położeniu warstw H i L interferencja fal powoduje efekt „wczesnego przybycia” części fotonów. Z drugiej strony, inne fotony pojawiają się znacznie później niż zwykle z powodu pojawienia się minimów interferencji na obrazie. W celu prawidłowego wykrywania prędkości konieczne jest zarejestrowanie wszystkich fotonów przechodzących przez warstwy, a następnie uśrednienie da zwykłą prędkość światła.
Potwierdzenie tego wyjaśnienia wymagało obserwacji pojedynczego fotonu i jego optycznego poprzednika.
Odpowiedni eksperyment został przeprowadzony przez grupę naukowców pod kierunkiem profesora Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hongkongu (HKUST) Du Chengwang.
W swoim eksperymencie naukowcy stworzyli parę fotonów, po czym jeden z nich został skierowany do ośrodka składającego się z atomów rubidu schłodzonych do niskich temperatur. Tworząc efekt przezroczystości indukowanej elektromagnetycznie (gdzie ośrodek pochłaniający promieniowanie staje się przezroczysty po przyłożeniu do niego odpowiedniego pola), Du i współpracownicy z powodzeniem zmierzyli prędkości zarówno samego fotonu, jak i jego optycznego prekursora. „Nasze wyniki pokazują, że zasada przyczynowości jest prawdziwa dla pojedynczych fotonów”, mówi streszczenie artykułu opublikowanego w Physical Review Letters.
W ten sposób praca ta zakończyła dyskusję naukową na temat tego, czy mogą istnieć pojedyncze fotony „nadświetlne”.
Ponadto eksperyment naukowców z Hongkongu jest ważny dla rozwoju optyki kwantowej, lepszego zrozumienia mechanizmu przejść kwantowych i, ogólnie, niektórych zasad fizyki.
Cóż, ludzie, którzy marzą o podróży w czasie, nie powinni rozpaczać.
Naruszenie zasady przyczynowości przez poszczególne fotony nie było jedyną hipotetyczną możliwością stworzenia wehikułu czasu.
W wywiadzie dla Toronto Star Du Chengwang stwierdził:
„Podróże w czasie przy użyciu fotonów lub metod optycznych nie są możliwe, ale nie możemy wykluczyć innych możliwości, takich jak czarne dziury czy tunele czasoprzestrzenne.
Film promocyjny: