Физики впервые получили прямые экспериментальные данные о том, как ведёт себя свет в условиях так называемого мнимого времени — концепта, ранее считавшегося исключительно теоретическим. Исследование, проведённое командой из Университета Мэриленда, показало, что абстрактные математические конструкции — мнимые числа — могут описывать вполне осязаемые физические процессы.
В основе эксперимента лежит изучение поведения микроволнового света в кольцевой системе из коаксиальных кабелей. Когда электромагнитный импульс движется по такому пути, его распространение можно математически описать с помощью уравнений, содержащих мнимые компоненты. До сих пор мнимые числа использовались лишь как удобный инструмент в расчетах, но теперь они получили реальное измеримое подтверждение в лабораторных условиях.
В обычных условиях свет проходит через прозрачные материалы с некоторым замедлением, обусловленным взаимодействием с атомной структурой вещества. Эта задержка связана с перенастройкой электромагнитных волн, проходящих сквозь среду. Свет, или точнее его волновой пакет, может испытывать временные и частотные искажения, которые невозможно объяснить без привлечения комплексных чисел, включающих как реальные, так и мнимые компоненты.
В экспериментах ученых свет, распространяющийся в кольцевом волноводе, продемонстрировал такие частотные смещения, которые в точности соответствовали предсказаниям, сделанным с помощью уравнений с мнимым временем. Эти смещения, хоть и малы, были надежно зафиксированы с помощью осциллографов высокой точности. Оказалось, что даже когда несущая частота волны остается стабильной, поведение её огибающей подвержено тонким, но измеримым искажениям — именно это и описывают мнимые числа.
Наблюдение мнимого времени в эксперименте показывает, что природа может использовать «воображаемую» составляющую для описания вполне физических состояний. Свет, согласно новым данным, может испытывать такие формы задержки и перераспределения энергии, которые математически выражаются через мнимые величины. Это открытие разрушает грань между абстрактной математикой и физической реальностью.
Математика с мнимыми числами давно используется в теории волн, квантовой механике и теории поля. Однако впервые такие значения оказались напрямую связанными с экспериментальными измерениями. Это может иметь последствия для фотонных технологий, квантовой информации и разработки новых метаматериалов.
Эксперимент показал, что волновые пакеты могут двигаться с групповой скоростью, превосходящей фазовую скорость отдельных фотонов, что само по себе является парадоксом для классического понимания света. Благодаря использованию кольцевого графа и точных алгоритмов анализа, стало возможно отделить реальные и мнимые компоненты распространения света и оценить их влияние на поведение импульсов в системе.
В будущем эти исследования могут изменить наши подходы к созданию систем оптической связи, квантовых процессоров и изучению фундаментальных свойств времени и пространства. По сути, речь идёт о дополнительной степени свободы — мнимой оси времени, существование которой подтверждается не только математически, но и физически.
Свет в мнимом времени уже не фантазия теоретиков. Это подтверждённая реальность, способная пролить новый свет на природу материи, времени и информации.
А затем «Добавить на главный экран».