Tento fyzikálny jav zvaný časový odraz sa zdal byť nemožný. Vedci ho predpovedali pred 50 rokmi, teraz ho prvýkrát ukázali v praxi
Vedci po prvýkrát pozorovali časový odraz elektromagnetických vĺn. Signál sa po náhlej zmene prostredia správa, akoby sa vracal späť v čase, čo môže zmeniť komunikáciu aj výpočtové technológie.
Vedci po prvýkrát dokázali niečo, o čom sa vo fyzike hovorilo viac než 50 rokov. Jav známy ako časový odraz sa doteraz objavoval len v teoretických výpočtoch a odborných článkoch. Teraz sa ho však podarilo reálne pozorovať v laboratóriu. Na tento prelom upozornil aj server Popular Mechanics, pričom samotný výskum vedcov z CUNY Graduate Center v New Yorku bol publikovaný v prestížnom časopise Nature Physics.
Odraz, ktorý nevidíš v zrkadle, ale v čase
Bežný odraz pozná každý. Svetlo sa odrazí od zrkadla a ty vidíš svoj obraz. Zvuk sa odrazí od skaly a vznikne ozvena. V oboch prípadoch ide o pohyb v priestore. Vlna niekam narazí, otočí sa a pokračuje ďalej.
Časový odraz funguje úplne inak. Vlna nenarazí na žiadnu stenu ani prekážku. Namiesto toho sa v jednom presnom okamihu zmení celé prostredie, ktorým sa šíri. A práve táto náhla zmena spôsobí, že časť signálu sa správa, akoby sa obrátila späť v čase.
Čo sa stane so signálom, keď sa prostredie náhle „prepne“
Predstav si, že počúvaš pesničku a niekto ju zrazu pustí odzadu. Najskôr počuješ posledné tóny a až potom tie prvé. Presne takto vyzerá časovo odrazený signál. Vedci to opisujú aj inak. Keby existovalo časové zrkadlo, neuvidel by si v ňom svoju tvár, ale vlastný chrbát.
Takéto správanie znie zvláštne, no má jasné fyzikálne vysvetlenie. Elektromagnetická vlna má energiu, frekvenciu a smer šírenia. Pri bežnom odraze sa mení smer, no frekvencia zostáva rovnaká. Pri časovom odraze je to naopak. Smer zostáva zachovaný, ale energia sa zmení, a s ňou aj frekvencia.
Neprehliadni
Prečo sa vlna začne správať, akoby sa vracala späť
Ak by sme tento jav dokázali vidieť očami, vyzeralo by to ako náhla zmena farby svetla. Napríklad červená by sa v jednom okamihu prepla na zelenú. Nejde však o skreslenie alebo rozpad signálu. Celé frekvenčné spektrum sa posunie naraz, čo je pre fyzikov mimoriadne dôležité.
Dlhé roky sa verilo, že niečo také sa nedá experimentálne dokázať. Elektromagnetické vlny kmitajú extrémne rýchlo a zmeniť celé prostredie naraz by si vyžadovalo obrovské množstvo energie. Tím z CUNY ASRC však našiel šikovné riešenie.
Namiesto zmeny samotného materiálu vytvorili špeciálne umelé prostredie, takzvaný metamateriál. Išlo o kovový pás vybavený rýchlymi elektronickými spínačmi a kondenzátormi. V presne určenom okamihu dokázali jeho elektrické vlastnosti náhle zmeniť a to rovnomerne po celej dĺžke.
Prečo fyzikov tento jav fascinuje už viac než 50 rokov
Vedci do tohto prostredia poslali bežný elektromagnetický signál. Keď systém „prepli“, stalo sa presne to, čo teória predpovedala. Zo zariadenia vyšiel signál, ktorý bol rovnaký ako pôvodný, len prehratý odzadu. Jav, ktorý bol celé desaťročia len na papieri, sa tak prvýkrát ukázal v realite.
Tým sa však experiment neskončil. Vedci tento postup zopakovali dvakrát za sebou, akoby signál v čase odrazili medzi dvoma bodmi. Výsledkom bolo zvláštne časové ozývanie, pri ktorom sa časovo obrátené vlny navzájom ovplyvňovali. Je to podobné, ako keď sa svetlo v klasickej optike odráža medzi dvoma zrkadlami. Rozdiel je v tom, že tentoraz sa nič nehýbalo v priestore, ale všetko sa odohrávalo medzi dvoma okamihmi v čase.
A čo to znamená v praxi? Čím lepšie vieme ovládať elektromagnetické vlny, tým presnejšie dokážeme prenášať informácie. Tento princíp môže v budúcnosti pomôcť zrýchliť bezdrôtovú komunikáciu, znížiť energetické straty pri spracovaní signálov a otvoriť cestu k úplne novým typom výpočtových technológií.
Vedci pritom nehovoria o ovládaní času ako v sci-fi filmoch. Ukázali však, že čas sa dá využiť ako ďalší nástroj na manipuláciu s vlnami, podobne ako dnes využívame priestor. A práve takéto nenápadné objavy často stoja na začiatku technológií, ktoré o pár rokov berieme ako úplnú samozrejmosť.
