Ученые Измерили Невероятную Версию Времени, Которая Не Должна Существовать

Интервью с лидерами отрасли Мероприятия

Время — одна из самых загадочных и фундаментальных категорий в понимании нашей реальности. Мы воспринимаем его как непрерывную прямую, векторы которой движутся от прошлого к будущему. Однако для науки время — это гораздо более сложное и многогранное понятие. Недавний прорыв, сделанный учеными из Университета Мэриленда, бросил вызов традиционному восприятию времени, обнаружив и измерив необычное явление под названием «воображаемое время». Этот термин долгое время был лишь математической абстракцией, но теперь оказался физически измеримым и имеющим реальное значение.

Представление о воображаемом времени уходит корнями в квантовую теорию и сложные математические модели, где время может восприниматься не только как линейная величина, но и как комплексное число. Комплексные числа в своей структуре имеют реальную и мнимую части, причем мнимая часть выражается через умножение на квадратный корень из —1, обозначаемый буквой i. Такая «мнимая» составляющая кажется абсурдной в привычном понимании физического мира, поскольку мы не сталкиваемся с подобными величинами напрямую. Тем не менее, она играет ключевую роль в уравнениях, описывающих квантовые и космологические явления. В исследовании Университета Мэриленда ученые исследовали поведение микроволнового излучения, проходящего через материал, и зафиксировали появление воображаемой временной задержки.

Ранее, еще в 2016 году, предполагалось, что такая задержка теоретически возможна, но эксперименты подтвердить это явление не удавалось из-за его крошечных масштабов и высокой сложности измерений. Прорыв был достигнут благодаря использованию передовых осциллографов, способных регистрировать минимальные изменения в частотах и временных параметрах микроволновых импульсов. Команда во главе с Изабеллой Джованнелли и Стивеном Анлаге создала эксперимент с коаксиальными кабелями, свернутыми в кольцо, и пропускала через них микроволновые импульсы. При последующем анализе стало очевидным проявление мнимой временной задержки — эффекта, ранее считавшегося исключительно математическим приемом. Это открытие раскрыло новую грань взаимодействия излучения с материалами и дало физический смысл тому, что прежде считалось исключительно абстрактной концепцией.

Для науки процесс прохождения света или радиоволн через материалы всегда был предметом колоссального интереса. Именно эти процессы лежат в основе современных сенсоров, оптических коммуникаций и устройств хранения информации. Понимание и контроль временных характеристик прохождения сигналов позволяет значительно повысить эффективность и точность таких технологий. Открытие воображаемого времени привносит в эту область новые возможности. Его физическое измерение означает, что теперь ученые могут учитывать дополнительные параметры при проектировании и оптимизации устройств высокой точности.

Особенно важным это становится в нанонауке, где взаимодействия на микроскопических и даже квантовых уровнях играют решающую роль. Причина столь высокой важности выявления воображаемой временной задержки заключается в том, что с ее помощью можно лучше понять, как именно информация и свет проходят через разные среды, а также каким образом происходит искажение и коррекция таких сигналов. Так, коммуникативные импульсы, используемые в системах связи, неизбежно теряют часть информации в процессе прохождения через материал. Изучение роли воображаемого времени поможет выявить, насколько велика эта потеря и как ее минимизировать. Исследование раскрывает новый «степень свободы», присутствующий в процессах взаимодействия света и вещества.

Это радикально меняет ранее принятые подходы, превращая некогда чисто математическую величину в реально наблюдаемое и измеримое явление. Для квантовой физики и связанных с ней технологий такое понимание является ключом к созданию более дискриминационных и чувствительных приборов, способных работать с информацией на уровне квантовых состояний. В настоящее время дальнейшие шаги исследователей направлены на углубленное изучение этого эффекта и его практических приложений. Среди ближайших задач — выяснить степень влияния воображаемого времени на процессы искажения данных в оптических и радиочастотных коммуникациях и найти способы компенсации этих эффектов. Это потенциально откроет путь к разработке новых методов защиты информации, улучшению качества связи и увеличению емкости систем хранения и передачи данных.