Когда мы смотримся в зеркало, мы видим собственные отражения, созданные электромагнитными световыми волнами, отраженными от поверхности зеркала. Пространственные отражения звука создают эффект эха. Более 60 лет физики рассуждали о возможности наблюдения за другими формами отражения волн — темпоральными или временными. В отличие от пространственных, они возникают, когда вся среда, в которой движется волна, внезапно и резко меняет свои свойства. Тогда для части волны происходит обращение времени, и ее частота преобразуется в новую частоту.

До сих пор ученые ни разу не наблюдали этот феномен для электромагнитных волн. Главная причина в том, что оптические свойства материала невозможно легко изменить с той скоростью и магнитудой, которая запускает временные отражения. Однако физикам из Научного центра CUNY (США) удалось провести прорывной эксперимент и увидеть временные отражения электромагнитных сигналов в метаматериале, сообщает Science Daily.

При этом значительная часть широкополосного сигнала, проходящего через метаматериал, мгновенно была обращена во времени, а ее частота изменилась. Из-за этого эффекта возникло странное эхо, в котором сначала отразилась последняя часть сигнала. Результат такой же, как если бы вы смотрели в «зеркало времени» и видели бы вместо лица свой затылок. А в акустической версии это были бы звуки, напоминающие прослушивание записи в обратную сторону.

Как показали исследователи, длительность отраженного во времени сигнала была растянута во времени из-за изменения частоты. В результате, если бы световой сигнал был видим для человека, все цвета резко поменялись бы: красный стал бы зеленым, оранжевый синим, а желтый — фиолетовым.

Достижение стало возможно благодаря метаматериаламу, извилистой полосе металла около шести метров длиной, напичканной электронными переключателями, соединенными с накопительными конденсаторами. Все переключатели запускаются одновременно, резко и единообразно удваивая волновое сопротивление вдоль полосы. Такое быстрое и сильное изменение в электромагнитных свойствах производит темпоральную поверхность контакта, а измеренные сигналы переносят обращенную во времени копию входящих сигналов.

Движение времени от прошлого в будущее — центральная характеристика нашего восприятия мира. Но как именно этот феномен стрелы времени возникает в микроскопических взаимодействиях частиц и клеток, остается загадкой. Авторы вышедшей в 2022 году статьи попробовали раскрыть эту тайну. Их открытия могут иметь далеко идущие последствия для физики, нейробиологии и других научных дисциплин.