لطالما عرف العلماء أن الضوء قد يبدو أحيانًا وكأنه يخرج من مادة قبل دخوله إليها، وهو تأثير كان يُعتبر مجرد وهم ناتج عن كيفية تشوه الموجات بفعل المادة. والآن، يقول باحثون في جامعة تورنتو إنهم أثبتوا أن "الزمن السالب" ليس مجرد فكرة نظرية، بل هو واقع ملموس.
أ ف ب | تورنتو
لطالما عرف العلماء أن الضوء قد يبدو أحيانًا وكأنه يخرج من مادة قبل دخوله إليها، وهو تأثير كان يُعتبر مجرد وهم ناتج عن كيفية تشوه الموجات بفعل المادة.
والآن، يقول باحثون في جامعة تورنتو، من خلال تجارب كمومية مبتكرة، إنهم أثبتوا أن "الزمن السالب" ليس مجرد فكرة نظرية، بل هو موجود بمعنى مادي ملموس ويستحق دراسة أكثر دقة.
وقد جذبت هذه النتائج، التي لم تُنشر بعد في مجلة علمية محكمة، اهتمامًا عالميًا وشكوكًا في آن واحد.
ويؤكد الباحثون أن هذه النتائج المحيرة تسلط الضوء على سمة غريبة في ميكانيكا الكم، وليس على تحول جذري في فهمنا للزمن.
يقول إفرايم شتاينبرغ، الأستاذ في جامعة تورنتو والمتخصص في فيزياء الكم التجريبية: "هذا موضوع صعب، حتى بالنسبة لنا عند التحدث مع فيزيائيين آخرين. فنحن نتعرض لسوء الفهم طوال الوقت".
وفي حين قد يبدو مصطلح "الزمن السالب" وكأنه مفهوم مأخوذ من الخيال العلمي، يدافع شتاينبرغ عن استخدامه، آملًا أن يثير نقاشات أعمق حول ألغاز فيزياء الكم.
تجارب الليزر
قبل سنوات، بدأ الفريق استكشاف التفاعلات بين الضوء والمادة.
عندما تمر جسيمات الضوء، أو الفوتونات، عبر الذرات، يتم امتصاص بعضها بواسطة الذرات ثم إعادة انبعاثها لاحقًا. هذا التفاعل يغير الذرات، ويضعها مؤقتًا في حالة طاقة أعلى أو حالة "مُثارة" قبل أن تعود إلى طبيعتها.
وفي بحث قادته دانييلا أنجولو، سعى الفريق لقياس المدة التي تقضيها هذه الذرات في حالتها المُثارة. وأوضح شتاينبرغ: "تبين أن ذلك الزمن سالب"، أي مدة أقل من الصفر.
لتصور هذا المفهوم، تخيل سيارات تدخل نفقًا: قبل التجربة، أدرك الفيزيائيون أنه بينما قد يكون متوسط وقت دخول ألف سيارة هو، على سبيل المثال، الظهر، فإن السيارات الأولى قد تخرج في وقت أبكر قليلًا، لنقل الساعة 11:59 صباحًا. كانت هذه النتيجة تُرفض سابقًا باعتبارها بلا معنى.
وما أثبتته أنجولو وزملاؤها يشبه قياس مستويات أول أكسيد الكربون في النفق بعد خروج السيارات الأولى، واكتشاف أن القراءات تحمل إشارة سالبة أمامها.
النسبية لا تزال قائمة
استغرقت التجارب، التي أُجريت في مختبر قبو مزدحم مليء بالأسلاك والأجهزة المغلفة بالألمنيوم، أكثر من عامين لتحسينها. وكان يجب معايرة الليزر المستخدم بعناية لتجنب تشويه النتائج.
ومع ذلك، يسارع شتاينبرغ وأنجولو إلى التوضيح: لا أحد يدعي أن السفر عبر الزمن ممكن. يقول شتاينبرغ: "لا نريد أن نقول إن أي شيء سافر إلى الوراء في الزمن. هذا تفسير خاطئ".
يكمن التفسير في ميكانيكا الكم، حيث تتصرف جسيمات مثل الفوتونات بطرق احتمالية غامضة بدلًا من اتباع قواعد صارمة.
وبدلًا من الالتزام بجدول زمني ثابت للامتصاص وإعادة الانبعاث، تحدث هذه التفاعلات عبر مجموعة من المدد الزمنية الممكنة، وبعضها يتحدى الحدس اليومي.
والأهم من ذلك، يقول الباحثون، أن هذا لا ينتهك نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، التي تنص على أنه لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء. فهذه الفوتونات لم تحمل أي معلومات، مما يتجاوز أي حدود كونية للسرعة.
