经过数十年的探索,物理学家终于观测到“时间反射”:

穿过镜子的迷宫,您很快就会与自己面对面。你的鼻子碰到你的鼻子,你的指尖碰到他们的双胞胎幽灵,突然停在玻璃的边界。

大多数时候,倒影不需要解释。光与镜子表面的碰撞几乎是直观的,它的光线在空间中设置一条新路径,就像球从墙上反弹一样容易。

然而,六十多年来,物理学家一直在考虑一种微妙不同的反射。不是通过空间的三个维度,而是通过时间发生的。

现在,纽约市立大学高级科学研究中心 (CUNY ASRC) 的研究人员已将“时间反射”理论付诸实践,提供了其在整个电磁频谱中的操纵的第一个实验证据。

“看到这一点真的很令人兴奋,因为很久以前就预测到了这种违反直觉的现象,而且时间反射有多么不同ted 波的行为与空间反射波相比,”纽约市立大学 ASRC 光子学计划的创始主任、物理学家 Andrea Alù 说。

抛开类似 TARDIS 的技术重写历史的想法。这种时间反射甚至是更奇怪。而且,这似乎毕竟是可能的。

到 1970 年代,人们越来越清楚,在光的量子波的时间分量中存在空间反射的模拟。改变介质 a wave 以正确的方式足够快地传播,并且 wave 的时间分量将随之改变。

时间反射图电路一个控制信号(绿色)激活金属条上的一组开关。超材料的电磁阻抗突然改变,导致前向传播信号(蓝色)部分时间- 反射(红色),其所有频率都已转换。(Andrea Alu)

这种及时反射的效果不会在现实中撕开一个洞。但它会以某种方式改变波的频率技术可以在成像、模拟计算和光学过滤等不同领域得到利用。

奇怪的是,改变频率的“回声”也是信号的反转。如果它是你的声音计数的回声到 10,你会听到每个数字倒着说,从 10 到 1,在花栗鼠的叫声中。

声学和磁学中的等价物之前已经进行过实验,对窄频率的有限研究也是如此使用计算机设置的电磁时间反射。

探索现象较少约束的水平将需要在材料的整个电磁场中均匀和突然的变化,实验者认为这需要太多的能量才能做功。

直到现在,它似乎。

“使用复杂的超材料设计,我们能够意识到及时改变材料属性的条件,既突然又具有很大的反差,”Alù 说。

该团队通过专门设计的金属条长约 6 米,装有开关和电容器。在同一时刻触发,电容器释放电荷,在信号通过时迅速改变超材料的阻抗。

这种冲击变化在广泛的光波范围内产生了回声,表明了反射它们的时间属性。

超材料是人工构造物,在自然界中没有对应物。设计具有独特的属性,具有特定的任务为了满足不同的结构、声学和光学需求,它们被制造出来。

找到一种能够进行时间反射的超材料为工程师提供了一种全新的操纵光的工具。

该研究的主要作者之一、物理学家尹世雄说:“到目前为止,超材料的奇特电磁特性是通过以巧妙的方式组合许多空间界面来设计的。”

“我们的实验表明,有可能在混合中添加时间接口,扩展操纵波的自由度。”

这项研究发表在《自然物理学》上。

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