آیا می‌توانید قبل از ورود به یک اتاق از آن خارج شوید؟ امکان پذیر این یک ایده دیوانه‌کننده به نظر برسد، اما در «زمان منفی»( negative time)، حداقل برای فوتون‌ها امکان پذیر.

گروهی از محققان دانشگاه تورنتو در مطالعه تازه خود ادعا می‌کنند که فوتون‌هایی را مشاهده کرده‌اند که ماده‌ای را قبل از ورود به آن ترک کرده‌اند. این اولین باری است که دانشمندان به شواهدی از «زمان منفی» برخورد می‌کنند.

جوزیا سینکلر(Josiah Sinclair) پژوهشگر فوق دکتری در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) می‌گوید: تاخیر وقتی منفی امکان پذیر متناقض به نظر برسد، اما معنی آن این است که اگر یک ساعت کوانتومی برای اندازه‌گیری وقتی که اتم‌ها در حالت برانگیخته می‌گذرانند، بسازید، عقربه ساعت در شرایط خاصی به جای رو به جلو، رو به عقب حرکت می‌کند.

تشخیص تاخیر وقتی منفی

نویسندگان این مطالعه در هفت سال قبل برانگیختگی اتمی را که اتفاق‌ای است که در نتیجه برهمکنش بین نور و ماده رخ می‌دهد، مطالعه کرده‌اند.

در طول برانگیختگی اتمی، الکترون‌های یک اتم، انرژی نور را جذب می‌کنند و به سطح انرژی بالاتری می‌روال. با این حال، این افزایش انرژی دائمی نیست و به زودی الکترون‌ها به سطوح قبلی خود باز می‌گردند و فوتون‌ها را آزاد می‌کنند.

این فرآیند علتتأخیر می‌شود و جهت می‌شود نور در قیاس با وقتی که توسط اتم‌ها جذب و بازتاب نمی‌شود، زیاد تر طول بکشد تا از مواد عبور کند.

نویسندگان این مطالعه، آزمایشی را برای بازدید این تاخیر وقتی(معروف به تاخیر گروهی) در فوتون‌ها انجام دادند. آنها فوتون‌ها را به اتم‌های روبیدیم زیاد سرد شلیک کردند و برانگیختگی اتمی را مطالعه کردند. این آزمایش تبدیل مشاهدات شگفت انگیزی شد.

محققان فهمید شدند که برخی از فوتون‌ها سریع تر از آن چیزی که فرآیند برانگیختگی اتمی می‌تواند کامل شود، از اتم‌ها عبور می‌کنند. این تبدیل یک زمان گذر منفی شد و به نظر می‌رسد فوتون‌ها از ماده قبل از ورود واقعی به آن خارج شده‌اند.

آفرایم اشتاینبرگ(Aephraim Steinberg) یکی از نویسندگان این مطالعه و یک فیزیکدان کوانتومی در دانشگاه تورنتو می‌گوید: دیوانه‌وار به نظر می‌رسد؛ می‌دانم! با این که اندک وقتی طول کشید، اما آزمایش ما با مشاهده این که فوتون‌ها می‌توانند علتشوند اتم‌ها «زمان منفی» را در حالت برانگیخته سپری کنند، به آخر رسید.

«زمان منفی» بر فیزیک تأثیر می‌گذارد، نه بر ما

این آزمایش کاملا خاص و خسته کننده می بود. برای مثال، ساخت دستگاهی که در آن فوتون‌ها با اتم‌های روبیدیم فوق سرد برهم‌کنش کنند، سه سال طول کشید.

مسئله مهمی که باید به آن دقت داشت این است که فوتون‌های این آزمایش هیچ اطلاعاتی در رابطه ماهیت زمان نداشتند. به این علت نتایج این آزمایش با فهمیدن ما از زمان و فوتون‌ها در چارچوب نظریه نسبیت خاص مغایرتی ندارد.

محققان می‌گویند این قضیه بر توانایی ما با زمان تأثیر نمی‌گذارد و به این علت، مفهوم زمان برای ما یکسان خواهد ماند.