CENTRUM.CZ > Techzpravy.cz > 18. 7. 2025, 14:30

Čas funguje jinak, než si myslíte: Fyzika to právě dokázala

Sdílet

Zdroj: HayDmitriy / Depositphotos

Každý, kdo rozumí základům fyziky, ví, že čas je vnímám jako přímka, která se neúprosně pohybuje z minulosti do budoucnosti. V oblasti kvantové fyziky se však tato linearita jeví spíše jako pohodlná iluze. Proč tomu tak je?

Převratný objev fyziků z Torontské univerzity ukázal, že fotony se za určitých podmínek mohou chovat tak, jako by opustily materiál ještě předtím, než do něj vstoupí. Toto zdánlivé „porušení“ časové logiky nejenže odporuje naší intuici, ale naznačuje, že čas se může na kvantové úrovni pohybovat i zpětně.

Zkoumání atomové excitace

Cesta začala studií, kterou vedla Daniela Angulo ve spolupráci s Aephraimem Steinbergem, Josiahem Sinclairem a Howardem Wisemanem. Cílem týmu bylo hlouběji prozkoumat, jak světlo interaguje s hmotou, a především, co skutečně znamená „čas“ v subatomární sféře. Experiment se soustředil na jev známý jako atomová excitace. Co to ale obnáší? Obvykle, když foton prochází materiálem, může být pohlcen atomem, což způsobí, že se atom excituje – to znamená, že jeho elektrony přeskočí na vyšší energetické hladiny. Následně se atom vrátí do původního stavu, uvolní foton a způsobí mírné zpoždění v trajektorii světla.

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Mohlo by vás zajímat: Toto už není sci-fi: Z laboratoře přímo na váš stůl

Vědce nejvíce zaujalo pozorování, že fotony mohou procházet materiálem, aniž by byly pohlceny, ale atomy zůstávají excitované. Navíc se zdálo, že v případech, kdy byly fotony pohlceny, byly téměř okamžitě znovu vyzářeny, dokonce ještě předtím, než atom proces dokončil. To zavádí fascinující (a skutečný) koncept: v kvantové mechanice je to, jako by foton odešel dříve, než vstoupil.

Vysvětlení tohoto časového paradoxu spočívá v pravděpodobnostní povaze kvantového světa. Jak je to možné? Doba, kterou foton stráví „uvnitř“ atomu, není pevně daná, ale je rozložena do celé škály možností, včetně záporných hodnot. Z toho vyplývá, že se může zdát, že foton opustí prostor ještě předtím, než dojde k excitaci atomu, což vede k tzv. záporné době pobytu.

Pochopení záporné doby

Toto pozorování vedlo vědce k návrhu konceptu, který se na první pohled zdá být zcela absurdní: záporný čas. Podle Sinclaira, pokud by kvantové hodiny mohly měřit čas, který atom stráví v excitovaném stavu, v určitých scénářích by tyto hodiny běžely pozpátku (jak bylo uvedeno v jiném případě).

Video k článku ZDE

Zdroj: Youtube.com

Tento objev zpochybňuje klasické chápání času, zejména v optických systémech. Takzvané skupinové zpoždění, o němž se dříve předpokládalo, že je přímo spojeno s absorpcí a emisí fotonů, nemusí fungovat tak, jak jsme se domnívali. Zdá se, že namísto měření objektivní doby průchodu odráží statistický průměr potenciálních kvantových interakcí.

Přehodnocení našich představ o čase

I když se toto vyprávění může zdát jako filozofická hádanka převlečená za fyziku, experiment ukazuje, že na mikroskopických škálách se kauzalita může chovat nečekaným způsobem. Jinými slovy, tato dualita drah fotonů může existovat v superpozici. To naznačuje, že obě možnosti jsou „aktivní“ současně, dokud měření systém nezhroutí.

Tento objev přesahuje rámec pouhé teoretické zajímavosti; mohl by mít významné důsledky pro budoucí technologie, které jsou závislé na přesném řízení světla, jako jsou kvantové počítače a optické komunikace. Především však posiluje opakující se poučku moderní fyziky: vesmír je mnohem podivnější, než si dokážeme představit. Není divu, že se zdá, že jsme se od roku 1905 mýlili, protože odborníci nedávno zjistili skutečné rozměry času.