Более полувека ученые предполагали, что электромагнитные волны могут отражаться не только от поверхности, но и при резком изменении среды, в которой они распространяются. Однако реализовать такой эффект в лаборатории считалось практически невозможным из-за колоссальных энергетических требований.
Ученые подтвердили: в нашей реальности есть «временные отражения»
Физики впервые экспериментально подтвердили существование так называемых «временных отражений» — эффекта, который десятилетиями существовал лишь в теории. В таком «зеркале времени» волна отражается не в пространстве, а во времени.
Unsplash
Теперь этот барьер удалось преодолеть.
Ученые подтвердили существование отражений во времени
Обычное отражение интуитивно понятно: свет или звук сталкиваются с преградой и меняют направление.
- Временное отражение работает иначе.
- Оно возникает, когда вся среда, по которой распространяется электромагнитная волна, внезапно изменяет свои свойства.
- В результате часть волны «разворачивается» назад во времени, а ее частота трансформируется.
Команда ученых из Центра передовых научных исследований CUNY в Нью-Йорке смогла впервые зафиксировать этот эффект. Для эксперимента они использовали специально сконструированный метаматериал — металлическую полосу с электронными переключателями, соединенными с конденсаторами.
Быстро активируя переключатели, исследователи резко изменяли электрическое сопротивление среды, создавая так называемую временную границу.
Именно этот резкий и синхронный скачок позволил сигналу сформировать временно отраженную копию — по сути, «эхо», движущееся в обратном временном порядке. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Nature Physics.
По словам авторов, ключевым решением стало не изменение базового материала, а добавление и удаление элементов среды с помощью сверхбыстрых переключателей.
Что это значит?
Временное отражение ведет себя непривычно для человеческого восприятия.
Последняя часть сигнала отражается первой, поэтому аналогия с зеркалом выглядит парадоксально.
- Если бы человек мог заглянуть в «зеркало времени», он увидел бы собственную спину, а не лицо.
- В звуковом эквиваленте это напоминало бы запись, проигрываемую в обратном порядке — ускоренную и с повышенной тональностью.
Практическая ценность открытия выходит далеко за рамки теоретической физики. Более точный контроль над электромагнитными волнами может улучшить беспроводную связь и приблизить создание энергоэффективных вычислительных систем, основанных не на электронике, а на волновых процессах.