يُظهر حل مشكلة الإضاءة المعقدة أن الوقت لا يمكن إلا أن يتحرك للأمام

الضوء هو شيء نعرفه جيدًا في عالمنا، ومع ذلك لا يزال بإمكانه إحداث اضطرابات لا تصدق عندما تنظر إليه بالتفصيل. ينشأ اكتشاف حديث من ظاهرة راسخة إلى حد ما: ماذا يحدث عندما يمر الضوء عبر واجهة ما؟ يمكن أن يكون زجاجًا أو ماءًا أو شيئًا مختلفًا تمامًا. لقد تم التوصل إلى حل لهذه المشكلة منذ فترة طويلة، لكن العلماء اكتشفوا الآن أن هناك شيئًا غريبًا يحدث في المنتصف.

عندما يمر الضوء عبر واجهة ما، تتغير سرعته. الحل لسلوك الضوء على جانبي الواجهة هو معادلة الموجة القياسية الراسخة. يمكن ربطها بسلاسة (حل مستمر مجزأ) ولكن هذا لا يفسر ما يحدث في الواجهة نفسها. هناك، يجب أن تشهد الموجة تسارعًا لا يؤخذ في الاعتبار في الحل الحالي.

ومع ذلك، فقد تم اقتراح معادلة في حالة الكون الذي يشتمل على بعد مكاني وبعد زماني.

“في الأساس، وجدت طريقة مثيرة للاهتمام للغاية لاشتقاق معادلة الموجة القياسية في أبعاد 1+1. الافتراض الوحيد الذي احتاجه هو أن سرعة الموجة ثابتة. فقلت في نفسي: وماذا لو لم يكن ثابتاً دائماً؟ وقال البروفيسور المساعد ماتياس كويفوروفا، من جامعة شرق فنلندا، في بيان: “تبين أن هذا سؤال جيد للغاية”. إفادة.

اقترح الفريق معادلة موجة متسارعة. في البداية لم يكن الحل منطقيًا، لكن الفيزيائيين أدركوا أنهم بحاجة إلى سرعة مرجعية: سرعة الضوء في الفراغ. أدى حل المعادلة إلى الحل الصحيح سواء على الواجهة أو على جانبيها، ولكن لها متطلبًا حاسمًا واحدًا. يستغرق وقتا طويلا بالنسبة له للمضي قدما.

سهم الوقت هو مفهوم مهم جدًا في العلوم. في أغلب الأحيان في الفيزياء، نتحدث عن سهم الزمن الديناميكي الحراري. في جميع الأنظمة المعزولة، تزداد الإنتروبيا مع مرور الوقت. وهذا يعطي بوضوح الاتجاه للوقت.

يبدو أن هذه المعادلة، على الرغم من أنها تتعلق ببُعد واحد فقط، تشير إلى أن سهم الزمن لا يأتي من الديناميكا الحرارية فحسب، بل قد يكون خاصية جوهرية في الطبيعة يجب أن يطيعها حتى الضوء المنتشر.

بالنسبة لمجال البصريات، فإن حل هذه المعادلة يعني حل جدل طويل الأمد حير علماء الفيزياء لسنوات.

“هناك هذا النقاش الشهير في الفيزياء والذي يسمى جدل أبراهام-مينكوفسكي. الجدل هنا هو: عندما يدخل الضوء إلى وسط ما، ماذا يحدث لزخمه؟ وأوضح البروفيسور ماركو أورنيغوتي، قائد الدراسة، أن مينكوفسكي قال إن الزخم يتزايد، بينما أصر أبراهام على أنه يتناقص.

الأدلة التجريبية تدعم كلا الجانبين، ووفقا للمعادلة الجديدة، يتم الحفاظ على الزخم من خلال التأثيرات النسبية. انه فقط يبدو تزيد أو تنقص حسب نظرتك إليها.

وتابع أورنيغوتي: “لقد اكتشفنا أنه يمكننا تخصيص “الوقت المناسب” للموجة، وهو ما يشبه تمامًا الوقت المناسب في النظرية النسبية العامة”.

ينتقل العمل من لغز بصري محدد إلى حقيقة أساسية محتملة للكون. وإذا كان سهم الزمن يسير دائمًا في اتجاه واحد، فقد نضطر إلى توديع أحلام السفر عبر الزمن إلى الماضي.

يتم نشر الدراسة في المجلة بصري.