פיזיקאים קוונטים זה עתה מצאו עדות ל"זמן שלילי"

מדענים יודעים זה מכבר שאור יכול לפעמים להיראות כיוצא מחומר לפני שהוא נכנס אליו - אפקט שנפסל כאשליה הנגרמת על ידי האופן שבו גלים מעוותים על ידי החומר.

כעת, חוקרים מאוניברסיטת טורונטו, באמצעות ניסויים קוונטיים חדשניים, אומרים שהם הוכיחו ש"זמן שלילי" הוא לא רק רעיון תיאורטי - הוא קיים במובן מוחשי, פיזי, שראוי לבדיקה מעמיקה יותר.

הממצאים, שטרם פורסמו בכתב עת בעל ביקורת עמיתים, משכו תשומת לב עולמית וספקנות כאחד.

החוקרים מדגישים שתוצאות מביכות אלו מדגישות מוזרות מוזרה של מכניקת הקוונטים ולא שינוי קיצוני בהבנת הזמן שלנו.

"זה חומר קשה, אפילו בשבילנו לדבר עליהם עם פיזיקאים אחרים. כל הזמן מבינים אותנו לא נכון", אמר אפרים שטיינברג, פרופסור מאוניברסיטת טורונטו המתמחה בפיזיקה קוונטית ניסיונית.

בעוד שהמונח "זמן שלילי" עשוי להישמע כמו מושג שהוסר מהמדע הבדיוני, שטיינברג מגן על השימוש בו, בתקווה שהוא יעורר דיונים עמוקים יותר על מסתורי הפיזיקה הקוונטית.

ניסויי לייזר

לפני שנים, הצוות החל לחקור אינטראקציות בין אור לחומר.

כאשר חלקיקי אור, או פוטונים, עוברים דרך אטומים, חלקם נספגים על ידי האטומים ונפלטים מאוחר יותר. אינטראקציה זו משנה את האטומים, ומכניסה אותם זמנית למצב של אנרגיה גבוהה יותר או "נרגשים" לפני שהם חוזרים לשגרה.

במחקר בראשות דניאלה אנגולו, הצוות יצא למדוד כמה זמן נשארו האטומים האלה במצב הנרגש שלהם. "הזמן הזה התברר כשלי", הסביר שטיינברג - כלומר משך פחות מאפס.

כדי לדמיין את המושג הזה, דמיינו לעצמכם מכוניות שנכנסות למנהרה: לפני הניסוי, פיזיקאים זיהו שבעוד שזמן הכניסה הממוצע לאלף מכוניות עשוי להיות, למשל, בצהריים, המכוניות הראשונות יכולות לצאת קצת יותר מוקדם, נגיד 11:59 בבוקר. תוצאה זו נדחתה בעבר כחסרת משמעות.

מה שהדגימו אנגולו ועמיתיו היה דומה למדידת רמות הפחמן החד חמצני במנהרה לאחר שהמכוניות הראשונות הגיחו וגילו שלקריאות יש סימן מינוס לפניהן.

תורת היחסות שלמה

הניסויים, שנערכו במעבדת מרתף עמוסה, עמוסה בחוטים ובמכשירים עטופים באלומיניום, ארכו יותר משנתיים כדי לייעל. הלייזרים שבהם השתמשו היו צריכים להיות מכוילים בקפידה כדי למנוע עיוות של התוצאות.

ובכל זאת, שטיינברג ואנגולו ממהרים להבהיר: אף אחד לא טוען שמסע בזמן הוא אפשרות. "אנחנו לא רוצים לומר שמשהו נסע אחורה בזמן", אמר שטיינברג. "זו פרשנות שגויה."

ההסבר טמון במכניקת הקוונטים, שבה חלקיקים כמו פוטונים מתנהגים בדרכים מטושטשות והסתברותיות במקום לפי כללים נוקשים.

במקום להקפיד על ציר זמן קבוע לספיגה ולפליטה מחדש, אינטראקציות אלו מתרחשות על פני קשת של משכים אפשריים - שחלקם מתנגדים לאינטואיציה היומיומית.

באופן קריטי, אומרים החוקרים, זה לא מפר את התיאוריה של איינשטיין, מה שמכתיב ששום דבר לא יכול לנוע מהר יותר מהאור. הפוטונים הללו לא נשאו מידע, והם עקפו כל מגבלת מהירות קוסמית.

תגלית מפצלת

המושג "זמן שלילי" גרר קסם וספקנות כאחד, במיוחד מקולות בולטים בקהילה המדעית.

הפיזיקאית התיאורטית הגרמנייה סבין הוזנפלדר, למשל, מתחה ביקורת על העבודה בסרטון YouTube שנצפה על ידי למעלה מ-250,000 אנשים, וציינה, "לזמן השלילי בניסוי הזה אין שום קשר לחלוף הזמן - זו רק דרך לתאר איך פוטונים נעים דרך מדיום ואיך השלבים שלהם משתנים."

אנגולו ושטיינברג נרתעו וטענו שהמחקר שלהם עוסק בפערים מכריעים בהבנה מדוע האור לא תמיד נע במהירות קבועה.

שטיינברג הכיר במחלוקת סביב הכותרת הפרובוקטיבית של מאמרם אך ציין שאף מדען רציני לא ערער על תוצאות הניסוי.

"בחרנו לגבי מה שאנחנו חושבים שהוא דרך פורה לתאר את התוצאות", אמר, והוסיף כי בעוד שיישומים מעשיים נותרו חמקמקים, הממצאים פותחים אפיקים חדשים לחקר תופעות קוונטיות.

"אני אהיה כנה, אין לי כרגע נתיב ממה שבדקנו לקראת בקשות", הודה. "אנחנו נמשיך לחשוב על זה, אבל אני לא רוצה לעורר תקוות של אנשים".

©סוכנות הידיעות הצרפתית