Fizica cuantică este plină de mistere care ne provoacă intuiția. Recent, un fenomen ciudat a atras atenția cercetătorilor: timpul negativ. Deși acest lucru poate evoca idei de călătorie în timp sau lumi paralele, este de fapt o descoperire fascinantă despre modul în care lumina interacționează cu materia. Dar ce înseamnă acest lucru de fapt și de ce acest concept pare atât de contraintuitiv?
Pentru a înțelege conceptul de timp negativ, imaginați-vă o scenă în care mașinile intră într-un tunel. Oamenii de știință au observat că dacă măsurăm cu precizie momentul în care fiecare mașină intră în el, este posibil să observăm că unele mașini par să iasă din tunel mai înainte de a intra în el. Acest fenomen, care pare să sfideze bunul simț, este ceea ce cercetătorii au căutat să exploreze în experimentele lor.
În lucrări recente, prezentate într-o postare pe serverul de preprinturi arXiv, cercetătorii de la Universitatea din Toronto au observat acest tip de fenomen ciudat la scara fotonilor, aceste mici particule de lumină. Concret, atunci când trece printr-un atom, un foton poate fi absorbit de acesta, apoi reemis cu o energie mai mare înainte de a reveni la starea inițială. Acest proces, care implică excitarea atomului, pare să sugereze ceea ce cercetătorii numesc timp negativ. Cu alte cuvinte, reacția atomului durează mai puțin decât zero, ceea ce înseamnă că excitația pare să aibă loc chiar înainte de a avea timp să se excite, ceea ce pune astfel sub semnul întrebării modul nostru obișnuit de a înțelege timpul. Acest fenomen, care este atât de confuz în lumea macroscopică, este totuși mai bine înțeles în cadrul mecanicii cuantice în care particulele se comportă probabil fără a respecta reguli stricte de timp și spațiu, ca în lumea macroscopică pe care o cunoaștem.
Deși termenul de timp negativ poate evoca idei de science fiction, este crucial să rețineți că acest fenomen nu sugerează că putem călători în trecut. Acesta nu este o întoarcere în timp, ci un efect pur cuantic. Nici nu implică o încălcare a relativității speciale a lui Einstein, care afirmă că nimic nu poate călători mai repede decât lumina. Fotonii din acest experiment nu transportă informații, ceea ce înseamnă că fenomenul nu contravine legilor fundamentale ale fizicii. Cu alte cuvinte, deși rezultatele experimentului pot părea surprinzătoare, ele respectă principiile relativității și alte teorii fizice consacrate. Acesta nu este ceva care se mută în trecut, ci o modalitate de a înțelege modul în care lumina interacționează cu materia la un nivel fundamental.
Având în vedere natura radicală a acestor rezultate, mulți oameni de știință au reacționat cu scepticism. Fiziciana germană Sabine Hossenfelder, de exemplu, a criticat utilizarea termenului de timp negativ, explicând într-un videoclip popular că nu are nicio legătură cu timpul așa cum îl înțelegem în viața noastră de zi cu zi. Mai degrabă, spune ea, este o modalitate de a descrie modul în care fotonii se mișcă și își schimbă faza într-un material.
Cu toate acestea, Steinberg și colegii săi și-au apărat munca, subliniind că conceptul de timp negativ este doar o modalitate de a contabiliza rezultatele experimentale despre care, spun ei, umple un gol în înțelegerea noastră a interacțiunilor dintre lumină și materie. Ei precizează că munca lor nu își propune să conteste concepția despre timp, ci să exploreze subtilitățile mecanicii cuantice. Deși aplicațiile practice ale acestui fenomen rămân neclare, rezultatele au implicații profunde pentru cercetarea fundamentală în fizica cuantică. Acestea deschid căi pentru studii viitoare asupra luminii, materiei și interacțiunilor lor, care ar putea ajuta în cele din urmă la înțelegerea mai bună a fenomenelor încă puțin explorate, cum ar fi împletirea cuantică sau transmiterea informațiilor la viteze neconvenționale.
Pentru cercetători, această descoperire reprezintă, așadar, un pas important către o mai bună înțelegere a Universului la scară subatomică, chiar dacă aplicațiile concrete nu sunt încă evidente.
