برای دهه‌ها، «زمان منفی» به‌گفتن مفهومی شگفت شناخته می‌شد که ناشی از انحرافات در نحوه تعامل امواج نوری با مواد است. اما آزمایش‌های تازه به رهبری «آفریم استاینبرگ» و «دانیلا آنگولو» این دیدگاه‌ها را به چالش کشیده‌اند. این پژوهش که در پیش‌انتشاری در سایت arXiv انتشار شده، بر نحوه تعامل فوتون‌ها با اتم‌ها تمرکز دارد.

دانشمندان زمان وقتی را که اتم‌ها نور را جذب کرده و سپس انتشار می‌کنند اندازه‌گیری کردند. به‌نحوه شگفت‌انگیزی، برخی از این بازه‌های وقتی کمتر از صفر بودند. استاینبرگ توضیح می‌دهد که این نتایج به معنی امکان سفر در زمان یا نقض قوانین فیزیکی نیست. بلکه مشخص می کند که چطور مکانیک کوانتومی مدام با شهود روزمره ما در تضاد است.

معمای کوانتومی: فوتون‌هایی که قوانین شناخته‌شده را نادیده می‌گیرند

آزمایش‌ها در آزمایشگاهی پر از لیزر، آینه و سیم انجام شد و حرکت فوتون‌ها به‌دقت بازدید شد. هنگامی که فوتون‌ها از یک ماده عبور می‌کنند، جذب و سپس انتشار خواهد شد و حالت اتم‌های دچار به‌طور موقت تحول می‌کند.

آنگولو و تیمش با تحلیل زمان زمان این تعامل‌ها دریافتند که برخی از این بازه‌ها فراتر از انتظارات معمول می بود؛ گویی فوتون‌ها پیش از ورود کامل به ماده از آن خارج شده بودند. این اتفاق برخلاف قوانین نسبیت خاص نیست، بلکه ویژگی احتمالاتی مکانیک کوانتومی را مشخص می کند که در آن زمان زیاد تر همانند یک مجموعه نتایج احتمالی حرکت می‌کند.

چالش‌ها و اختلاف نظرها در جامعه علمی

این کشف او گفت و گو‌های داغی را در جامعه علمی برانگیخته است. «سابینه هوسنفلدر»، فیزیکدان برجسته، مفهوم زمان منفی را گمراه‌کننده دانسته و آن را فقطً به‌گفتن تحول فاز در مسیر فوتون‌ها توصیف کرده است، نه خاصیتی از زمان.

اما استاینبرگ و آنگولو اعتقاد دارند که یافته‌های آن‌ها امکان‌های تازه‌ای را برای فهمیدن حرکت کوانتومی اراعه می‌دهد. گرچه تا این مدت کاربردهای عملی این کشف اشکار نیست، این نتایج می‌تواند راه را برای پیشرفت در عرصه‌هایی همانند محاسبات کوانتومی و ارتباطات باز کند.

مفهوم «زمان منفی» نگرش‌های مرسوم را به چالش می‌کشد و راه را برای اکتشافات زیاد تر در مکانیک کوانتومی باز می‌کند. این یافته‌ها مشخص می کند که چطور فیزیک کوانتومی می‌تواند برخلاف عقل سلیم به نظر برسد و چطور علم، بدون هراس از ناکامی، مرزهای جدیدی را کاوش می‌کند.