ครั้งแรกของการ ‘จับภาพ’ แสงในเวลาเสมือนจริง

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ (สหรัฐอเมริกา) เพิ่งประสบความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ครั้งสำคัญที่ไม่มีใครเคยพบเห็นมาก่อน ด้วยการสังเกตแสงขณะเคลื่อนที่ใน "เวลาในจินตนาการ" ซึ่งเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่ดูเหมือนไม่จริง

การสังเกตการเคลื่อนที่ของแสงทั้งในอวกาศจริงและ "เวลาเสมือน" จะเปิดโอกาสมากมายสำหรับการนำไปใช้จริงในชีวิตมนุษย์ยุคใหม่ - ภาพประกอบ: NASA

โดยปกติ เมื่อแสงผ่านวัสดุโปร่งใส แสงจะไม่เคลื่อนที่ได้คล่องตัวเท่ากับในสุญญากาศ เครือข่ายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนภายในวัสดุจะทำให้โฟตอนแต่ละตัวเคลื่อนที่ช้าลง ส่งผลให้การเดินทางของลำแสงทั้งหมดล่าช้า

ปรากฏการณ์นี้ช่วยให้ นักวิทยาศาสตร์ เข้าใจได้ว่าแสงโต้ตอบกับโครงสร้างจุลภาคของวัสดุอย่างไร จึงสำรวจคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุได้

จากเสมือนสู่ความจริง

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์บางส่วนที่อธิบายปรากฏการณ์นี้มักใช้ตัวเลขที่เรียกว่าจำนวนจินตภาพ ตัวเลขเหล่านี้ไม่มีค่าจริงในชีวิตประจำวันและมักถูกมองว่าเป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์เท่านั้น การทดลองใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าตัวเลขที่ดูเหมือนมีอยู่ในกระดาษเท่านั้นเหล่านี้สามารถแสดงออกมาในรูปของปรากฏการณ์ทางกายภาพที่วัดได้อย่างสมบูรณ์

ในการศึกษาวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Physical Review Letters ซึ่งเป็นวารสารวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดแห่งหนึ่งในสาขาฟิสิกส์ ทีมนักฟิสิกส์ Isabella Giovannelli และ Steven Anlage กล่าวว่าพวกเขาใช้ไมโครเวฟ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของแสงที่อยู่นอกช่วงที่มองเห็น และส่งผ่านสายโคแอกเซียลแบบวงจรปิด อุปกรณ์นี้จำลองสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้เพื่อศึกษาการแพร่กระจายของพัลส์แสงผ่านวัสดุ

โดยการวัดความผันผวนของความถี่เล็กๆ น้อยๆ ของไมโครเวฟในขณะที่ผ่านระบบ พวกเขาค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่นั้นไม่ใช่แบบสุ่ม แต่เป็นการแสดงออกทางกายภาพของจำนวนจินตภาพในสมการ

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดเรื่องเวลาในจินตนาการไม่ใช่เพียงจินตนาการทางคณิตศาสตร์ แต่มีอยู่จริงและส่งผลต่อการแพร่กระจายของแสง

ดร. อันลาเกอ กล่าวว่าทีมของเขาได้ค้นพบระดับความอิสระในคลื่นแสงที่ก่อนหน้านี้มองข้ามไป ซึ่งช่วยให้ปรากฏการณ์ที่เคยถือเป็น "เสมือน" สามารถอธิบายได้ด้วยปัจจัยที่เป็นจริงทั้งหมด

ที่น่าทึ่งคือ พัลส์แสงในตัวกลางนี้สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโฟตอนที่ประกอบขึ้นเป็นพัลส์ชั่วคราว นี่อาจฟังดูขัดแย้ง แต่เป็นผลที่ตามมาตามตรรกะของอิทธิพลของตัวกลางและโครงสร้างคลื่น

โอกาสมากมายสำหรับการใช้งานจริง

ความสำเร็จของการทดลองนี้ไม่เพียงแต่เป็นก้าวสำคัญในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเท่านั้น การสังเกตแสงในสถานะที่เรียกว่า "เวลาในจินตนาการ" ยังเปิดโอกาสให้นำไปประยุกต์ใช้ในชีวิตสมัยใหม่ได้อีกด้วย

เมื่อมนุษย์เข้าใจดีขึ้นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่แสงไปจนถึงคลื่นไมโครเวฟเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อผ่านสสาร เราก็สามารถปรับเทคโนโลยีต่างๆ ที่ต้องอาศัยคลื่นดังกล่าวให้เหมาะสมได้

ตัวอย่างเช่น ในด้านการสื่อสารไร้สาย ความรู้ใหม่นี้สามารถช่วยปรับปรุงความเร็วและความแม่นยำของการส่งสัญญาณได้ ด้วยระบบเรดาร์และเซ็นเซอร์ สามารถเพิ่มความไวและลดการรบกวนได้ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในสาขาต่างๆ เช่น การบิน การทหาร และระบบอัตโนมัติ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโลก ของการประมวลผลแบบควอนตัมที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ซึ่งการโต้ตอบทุกอย่างขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น โฟตอน ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของแสงอาจเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ประมวลผลที่ทรงพลังและเสถียรยิ่งขึ้นในอนาคต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง จากปรากฏการณ์ครั้งหนึ่งที่เคยถูกมองว่าเป็นนามธรรมอย่างสมบูรณ์ ขณะนี้ เวลาเสมือนค่อย ๆ กลายเป็นส่วนที่มีประโยชน์ของโลกแห่งเทคโนโลยีที่แท้จริง

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

ที่มา: https://tuoitre.vn/lan-dau-bat-duoc-anh-sang-trong-thoi-gian-ao-20250630214758668.htm