De oplossing voor het complexe lichtprobleem laat zien dat de tijd alleen maar vooruit kan gaan

Licht is iets heel bekends in onze wereld, maar toch kan het nog steeds een aantal verbazingwekkende rondingen creëren als je er in detail naar kijkt. Eén van deze nieuwe ontdekkingen komt voort uit een bekend fenomeen: wat gebeurt er als licht door een grensvlak gaat? Dit kan glas, water of iets heel anders zijn. De oplossing hiervoor is al lang uitgewerkt, maar nu hebben wetenschappers ontdekt dat er iets vreemds aan de hand is.

Wanneer licht door het grensvlak gaat, verandert de snelheid ervan. De oplossing voor het gedrag van licht aan de ene of de andere kant van het grensvlak is de gevestigde standaardgolfvergelijking. Ze kunnen zonder enig probleem worden gekoppeld (gepartitioneerde en persistente oplossing), maar dat verklaart niet wat er in de interface zelf gebeurt. Daar moet de golf een versnelling ondergaan waar in de huidige oplossing geen rekening mee wordt gehouden.

Nu is er een vergelijking naar voren gebracht in het geval van een universum dat één ruimtedimensie en één tijdsdimensie heeft.

“Eigenlijk heb ik een zeer elegante manier gevonden om de standaardgolfvergelijking in 1+1-dimensies af te leiden. De enige veronderstelling die ik nodig had was dat de golfsnelheid constant is. Toen zei ik tegen mezelf: wat als deze niet altijd constant is? Finland, in een artikel: “Dit blijkt een heel goede vraag te zijn.” stelling.

Het team bedacht een vergelijking voor een versnellende golf. In eerste instantie was de oplossing niet logisch, maar natuurkundigen beseften dat ze een referentiesnelheid nodig hadden: de snelheid van het licht in een vacuüm. Het oplossen van de vergelijking leverde zowel op het grensvlak als aan beide kanten de juiste oplossing op, maar er was één cruciale vereiste. Ze heeft gewoon tijd nodig om verder te gaan.

De pijl van de tijd is een vrij belangrijk concept in de wetenschap. In de natuurkunde praten we vaak over de thermodynamische pijl van de tijd. In alle geïsoleerde systemen neemt de entropie met de tijd toe. Dit geeft duidelijk richting aan de tijd.

Deze vergelijking, hoewel slechts in één dimensie, lijkt erop te wijzen dat de pijl van de tijd niet eenvoudigweg voortkomt uit de thermodynamica, maar mogelijk een intrinsieke eigenschap van de natuur is waaraan zelfs diffuus licht moet gehoorzamen.

Voor het vakgebied van de optica betekent het oplossen van deze vergelijking het oplossen van een al lang bestaande controverse die natuurkundigen al jaren in verwarring brengt.

“Er is een zeer beroemd debat in de natuurkunde, het Abraham-Minkowski-debat genoemd. Het debat is dat wanneer licht een medium binnentreedt, wat gebeurt er dan met het momentum ervan? Minkowski zei dat het momentum toeneemt, terwijl Abraham volhield dat het afneemt”, legt onderzoeksleider Professor uit. Marco Ornigotti.

Experimenteel bewijs ondersteunt beide kanten, en volgens de nieuwe vergelijking blijft het momentum behouden dankzij relativistische effecten. het is gewoon Het lijkt Om te vergroten of verkleinen, afhankelijk van hoe je het bekijkt.

“We ontdekten dat we een ‘goede tijd’ aan de golf kunnen toeschrijven, wat precies analoog is aan de goede tijd in de algemene relativiteitstheorie,” vervolgde Ornigotti.

Het werk maakt een sprong van een specifieke visuele puzzel naar een mogelijke fundamentele waarheid van het universum. Als de pijl van de tijd altijd in één richting gaat, moeten we misschien afscheid nemen van dromen over tijdreizen naar het verleden.

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift optiek.