Hurtigere End Lys! Incredible Illusion Gør Images 'Time Travel'

{h1}

Ved at skabe illusionen om, at lyset rejser hurtigere end ved lyshastighed, har forskere vist, at objekter kan synes at bevæge sig tilbage i tiden.

Ved hjælp af et underligt fænomen, hvor lyspartikler ser ud til at rejse med hurtigere end lyshastigheder, har forskere vist, at bølger af lys kan synes at rejse tilbage i tiden.

Det nye eksperiment viser også andre bizarre effekter af lys, som f.eks. Par billeder, der danner og udsletter hinanden.

Sammenfattet viser resultaterne endelig en århundredes forudsigelse lavet af britisk videnskabsmand og polymat Lord Rayleigh. Fænomenet, kaldet tidskørsel, kunne give forskere mulighed for at udvikle kameraer med høj hastighed, der kan kigge rundt om hjørner og se gennem mure. [I billeder: Verdens 11 Smukkeste Ligninger]

Backtracking lydbølger

Lord Rayleigh - den britiske britiske fysiker, der opdagede ædelgasargonet og forklarede hvorfor himlen er blå - lavede også en bizar forudsigelse om lydbølger for næsten et århundrede siden. Rayleigh begrundede, at fordi lydens hastighed er fikseret, vil et objekt, der bevæger sig hurtigere end det, mens det spydes ud lyden resultere i lydbølger, der synes at rejse i modsat retning af objektet og således synes at vendes i tidorientering. F.eks. Synes en fonograf på et fly, der kører på Mach 2, eller to gange lydens hastighed, at afspille musikken bagud.

Ingen forskere tvivlede virkelig på dette begreb, men der var ingen nem måde at teste på.

"Ved hjælp af lyd er det noget, der virkelig er svært at verificere og faktisk høre", siger studieforfatter Daniele Faccio, fysiker ved Heriot-Watt University i Skotland.

Lyden bevæger sig ved 761,2 mph (1.225 km / t), men det betyder, at en supersonisk jetfly, der kører på Mach 2 (eller to gange lydens hastighed), for at høre et 3-sekunders klip af musik, går tilbage, vil begynde at afspille musikken mere end en kilometer fra lytterens sted. Spredningen og absorptionen af ​​lydbølgerne i luften ville gøre musikken fuldstændig uhørbar på det tidspunkt, sagde Faccio.

Lys vending

Men Faccio og hans kolleger indså, at hvis Rayleighs forudsigelser var sande, ville den samme effekt forekomme i andre typer bølger, såsom lysbølger. Lyset rejser meget, meget hurtigere end lyden, på 670 millioner km / t. Og bølgelængderne selv er små, hvilket betyder, at tiden omvendt kan påvises i et rum i normal størrelse.

Forskerne var også interesserede i at studere denne idé, fordi de udviklede ultrahøjhastighedskameraer, der kunne kigge rundt om hjørner, og fænomenet kunne påvirke deres algoritmer.

Der var kun et problem med at teste Rayleighs forudsigelse med lys: Intet kan rejse hurtigere end lysets hastighed.

For at skabe en hurtigere end lyskilde brugt holdet et mærkeligt fænomen kaldet belysningsfronter, som tidligere var blevet beskrevet i en række fascinerende tankeeksperimenter.

Tricket bag belysningsfronten er det, mens et billede kan rejse hurtigere end lys, fotonerne selv aldrig overskrider lyshastigheden.

Sådan fungerer belysningsfronten. Forestil dig at tage en laserpeger og flimre punktet over en stor og fjern mur. Mens fotoner, der bevæger sig fra laserpegeren til væggen, bevæger sig med deres normale hastighed, fordi lyset rammer væggen i en vinkel, bevæger prikken på væggen (belysningsfronten) hurtigere end den. [Science fiction eller fakta? Plausibility af 10 Sci-Fi Concepts]

Frysning fotoner i midair

Dernæst måtte holdet finde en måde at fange de hurtige stier af billeder, da de zoomet over en væg.

"Nøgleudstyret var kameraet, der gør det muligt for os i det væsentlige at fryse lys i gang," sagde Faccio til WordsSideKick.com. [Video: Sådan fryser du lys]

For at fange tiden omvendt i akten skabte teamet en belysningsfront ved at projicere en enkelt lyslinje på en skærm og flytte den linje over skærmen hurtigere end lysets hastighed. Samtidig fangede de det reflekterede lys i bevægelse ved hjælp af et super-højhastighedskamera. Kameraet snappede fotos om et par picosekunder, eller trillionths of a second, i hvilken tid fotoner rejser bare et par meter.

Sikker nok tog kameraet linjen på væggen i den modsatte retning fra den måde, de flyttede linjen på, som om den havde rejst tilbage i tiden.

Selvudslettende tvillinger

I et andet eksperiment bekræftede holdet en endnu mere bizarre effekt, kaldet par skabelse og udslettelse. (Robert Nemiroff, fysiker ved Michigan Technological University, forudsagde denne effekt for astronomiske objekter i en undersøgelse, der blev indsendt online i maj 2015 i preprint journal arXiv.)

Faccio og hans kolleger havde en belysning foran rejse over en buet skærm. Da hastigheden af ​​de projicerede linjer oversteg lyshastigheden, blev der skabt et par linjer, og de to linjer bevægede sig væk fra hinanden. Ved hjælp af en anden krumning flyttede parret linjer mod hinanden, fusionerede og derefter udslettet hinanden, rapporterede forskerne fredag ​​den 15. april i tidsskriftet Science Advances.

Resultaterne kan have konsekvenser for forskernes hjørne-peering kameraer. Denne slags "supersight" kræver, at forskere analyserer de veje, som lette partikler tager, når de springer og spredter forskellige objekter.Lyset rejser normalt så hurtigt, at for det menneskelige øje ser lyset, der kommer fra mange forskellige steder, til at virke øjeblikkeligt, hvilket gør det umuligt for øjet at løse disse forskellige lysveje og "se" bag hjørnerne.

Men fordi højhastighedskameraer kan fange lyset i gang, kan forskere rekonstruere formen af ​​objekter, som måske ikke er i umiddelbar synsfelt. Imidlertid skal den matematiske beregning af disse stier tage højde for muligheden for, at nogle af de lysstråler, de ser, er omvendt, fordi de kommer fra en belysningsfront, sagde Faccio.

De nye resultater gælder for enhver form for bølge, sagde Faccio. F.eks. Kan der være visse tilfælde, når en seismisk bølge hopper ud af et skråt stykke dybt under jordens overflade og peger på jordskælvaktivitet i en retning, da Fembio faktisk fandt sted i modsat retning, sagde Faccio.

Det nye papir har også nogle andre interessante konsekvenser, siger Nemiroff, som ikke var involveret i den nuværende undersøgelse.

"Jeg er ikke sikker på, at enten Lord Rayleigh eller [papirforfatterne] var klar over, at lydbølger er lyden svarende til belysningsfront-par-skabelseshændelser," fortalte Nemiroff WordsSideKick.com i en email. "Med lys ser du først en flash, når der oprettes et parbegivenhed, men med lyd hører du en boom."

Følg Tia Ghose på Twitter and Google+. Følge efter WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: Moving Illusions.




Forskning


Overlevende Zombie Apocalypse: Bare Gør Matematikken
Overlevende Zombie Apocalypse: Bare Gør Matematikken

Hvad Er En Kraken?
Hvad Er En Kraken?

Videnskab Nyheder


Itty-Bitty Alger Lav Farverige Strømme I Nærheden Af ​​Namibia
Itty-Bitty Alger Lav Farverige Strømme I Nærheden Af ​​Namibia

4 Aldrende Tegn Kan Afsløre Hjertesygdomsrisiko
4 Aldrende Tegn Kan Afsløre Hjertesygdomsrisiko

Manden Dør 8 År Efter At Have Slukket En Levende Slug Som Forlod Ham Lammet
Manden Dør 8 År Efter At Have Slukket En Levende Slug Som Forlod Ham Lammet

Er Den Maya-Civilisation Afsluttet På Grund Af Klimaændringer?
Er Den Maya-Civilisation Afsluttet På Grund Af Klimaændringer?

Usynlig Stew Of Plastic Pollution Fundet I Fur Seal Poop
Usynlig Stew Of Plastic Pollution Fundet I Fur Seal Poop


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com