Vědci dobře vědí, že s atomy rubidia si užijí spoustu legrace. Mají vhodné fyzikální a chemické vlastnosti, a také jsou relativně snadno dostupné. Howard Wiseman z australské Griffith University a jeho kolegové měli oblak těchto atomů a posílali do něj fotony.
Když tohle někdo udělá, nejpravděpodobnější scénář je, že se energie fotonu předá atomům rubida a poté se znovu vyzáří jako foton letící náhodným směrem. Jinými slovy, dojde k rozptylu. Ta pravá zábava ovšem začíná, když nějaký foton projde přímo skrz oblak atomů.
Na základě průměrného času vstupu do oblaku lze spočítat očekávaný průměrný čas, kdy by měl foton dorazit na druhou stranu, za předpokladu, že se, jak je u fotonů zvykem, pohybuje rychlostí světla. Pokud někdo takový experiment udělá, zjistí, že foton, co proletěl přímo oblakem atomů, dorazí mnohem dřív, než by měl. Natolik brzo, že to vypadá, jako by foton uvnitř oblaku strávil (průměrně) záporný čas. Jako by vyletěl dřív dříve, než do něj vletěl.
O tomhle se ví už desítky let. Poprvé to vědci pozorovali v experimentu z roku 1993. Většinou to ale nepovažují za skutečný „záporný čas.“ Je to možné vysvětlit i jinak, například tím, že skrz oblak atomů rubidia projde pouze samotné čelo dlouhého světelného pulzu, zatímco zbytek se rozptýlí.
Wiseman se domluvil s jedním z vědců, kteří provedli zmíněný experiment v roce 1993, Aephraimem Steinbergem, že se zeptají samotných atomů rubidia, jak to vlastně je. Znamená to průběžně měřit stav atomů během průchodu fotonu a zjišťovat, zda se v nich jeho energie právě nachází. Má to ale háček: měření v kvantové fyzice je jako kopanec, který naruší měřený systém.
Badatelé namísto toho prováděli velmi nepřesná (ale pečlivě kalibrovaná) měření. To je cena za minimální narušení systému. Jednotlivá taková měření poskytnou jen velmi hrubou informaci o tom, co se dělo s fotony v oblaku atomů. Když se ale zprůměrují miliony takových měření, je to jiná káva.
Překvapivě se ukázalo, že průměr těchto „slabých“ měření přesně odpovídá zápornému času odvozenému z průměrného času příchodu fotonů do oblaku atomů. Nikdo nepředpokládal, že by tyto dvě hodnoty, získané odlišnými metodami, mohly být shodné. Takže, máme tu zápornou dobu pobytu fotonu v oblaku atomů rubidia. Na stroj času to prý není a lze to vysvětlit standardní fyzikou, ale takový paradox stejně potěší na duši.
Video: Howard Wiseman - Can a qubit be your friend?
Video: Howard Wiseman: Weak values, Bohmian mechanics, and Many Worlds (EmQM13)
Literatura
Podivná nová fáze hmoty působí dojmem, že má dvě časové dimenze
Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2022)
Kvantové trable: Z kvantových systémů se vynořují dvě šipky času
Autor: Stanislav Mihulka (15.02.2025)
Optické iontové hodiny by mohly odhalit kvantovou povahu času
Autor: Stanislav Mihulka (21.04.2026)
Diskuze:
Změtení jazyků
Jiří Koucký,2026-05-04 18:38:54
Chytlavý pojem "záporný čas" je evidentně produktem interpretačního postupu, kdy se prakticky výlučně kvantový jev interpretuje pomocí terminologie klasické (rozuměj nekvantové) fyziky. Není to ojedinělý případ. Navíc na vysvětlení podstaty veličiny, které říkáme čas, jsme se dosud nedokázali vůbec dohodnout, teorií je několik natolik odlišných, že skoro s jistotou popisují různé fyzikální veličiny, kterým se říká čas, protože tak za určitých okolností vypadají.
Pobývanie zápornú dobu?
Ilil Akil,2026-05-04 13:47:00
Čo to je za nezmysel, "pobývanie zápornú dobu"?
Špekulovať sa dá o vseličom, že napríklad fotóny prešli
cez oblak atómov rýchlejšie než svetlo.
Alebo aj o viac podivnejších špekuláciách.
No čo je "pobývanie" v objekte zápornú dobu?
Že o tom objekte fotóny nielenže vôbec neboli, ale tam boli ešte menej, než že tam neboli vôbec?
Chybí vysvětlení
Jan Cífka,2026-05-04 10:02:10
Píšete "lze to vysvětlit standardní fyzikou", ale toto vysvětlení mi chybí.
Tohle jako "vysvětlení" moc nechápu: "Je to možné vysvětlit i jinak, například tím, že skrz oblak atomů rubidia projde pouze samotné čelo dlouhého světelného pulzu, zatímco zbytek se rozptýlí.""
Re: Chybí vysvětlení
Ludvík Urban,2026-05-04 13:54:59
Až do ted jsem si myslel, že ostatní čtenáři čtou Osla v prohlížeči jako já.
Ti z nás, co prohlížeč mají, mají i přístup k vyhledávací službě, například Google.
A u něj stačí napsat něco jako "negative time rubidium cloud explanation" a hned vypadne hafo linků na vámi chybějící vysvětlení.
Z nějakého důvodu v současné době dávají lidé přednost odpovědím ve formě filmečků prokládaných reklamou. Takže si, prosím, zkuste shlédnout třeba toto:
https://www.youtube.com/watch?v=KUxb4yayW10
Pokud je vám angličtina mluvená či titulková cizí, tak v kostce to vysvětlení je asi takto:
Víme, že foton může být atomem pohlcen, což způsobí zvýšení energie jednoho z elektronů toho atomu. Ten elektron je "exitovaný". Opustí orbitu, na které dosud byl a "vystoupá" na jinou příslušnou té vyšší energii. Po nějakém čase tu přebytečnou energii uvolní ve formě jiného fotonu a vrátí se na tu svou původní.
Selský rozum kvantovkou nepolíbený je zmaten, pokud k uvolnění fotonu z atomu dojde dřív než je primární foton atomem pohlcen, jak je popsáno v tomto experimentu.
Standardní kvantovka ale vysvětlení má. A tím je neurčitost. K pohlcení fotonu atomem nedochází v nějakém přesné časovém okamžiku, ale někdy během nějakého časového intervalu. Podobně, uvolnění fotonu z atomu je také neurčité. Dojde k němu v nějaké časovém intervalu.
No a aby kvantovka dostála své pověsti lstivé potvory, tak se oba tyto zmíněné intervaly mohou překrývat. A když se mohou překrývat, tak je pro pravděpodobnost a statistiku hračkou zařídit, aby pozorovatel vypozoroval, že uvolněný foton opustil atom dříve než došlo k pohlcení.
Takže by to šlo vysvětlit pomocí std. fyziky.
Já ale doufám, že se blížíme poznání, že čas je lokální fenomén a že na atomové škále skutečně může běžet oběma směry ;-)
Re: Re: Chybí vysvětlení
Alex Alex,2026-05-04 16:45:02
Zostáva už len otázka, či ide o ten istý atóm a tú istú excitačnú hladinu. Teda, že sa z nej najprv fotón vyžiaril, a až potom sa absorboval. Zrejme to kvantovo sedí, no problem, ale o (smere) toku času sa dá hovoriť až pri väčšom súbore častíc. Pre jednu časticu ani čas, ani jeho smer nemá význam, či?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
