מדענים יודעים זה מכבר שאור יכול לפעמים להיראות כיוצא מחומר לפני שהוא נכנס אליו – אפקט שנפסל כאשליה הנגרמת על ידי האופן שבו גלים מעוותים על ידי החומר. כעת, חוקרים מאוניברסיטת טורונטו, באמצעות ניסויים קוונטיים חדשניים, אומרים שהם הוכיחו ש"זמן שלילי" הוא לא רק רעיון תיאורטי – הוא קיים במובן מוחשי, פיזי, שראוי לבדיקה מעמיקה יותר. הממצאים, שטרם פורסמו בכתב עת בעל ביקורת עמיתים, משכו תשומת לב עולמית וספקנות כאחד.
החוקרים מדגישים שתוצאות מבלבלות אלו מדגישות תכונה מוזרה במכניקת הקוונטים ולא שינוי קיצוני בהבנה המדעית של הזמן. "זה חומר קשה, אפילו בשבילנו זה קשה לדבר על זה עם פיזיקאים אחרים. כל הזמן מבינים אותנו לא נכון", אמר אפרים שטיינברג, פרופסור מאוניברסיטת טורונטו המתמחה בפיזיקה קוונטית ניסיונית. בעוד שהמונח "זמן שלילי" עשוי להישמע כמו מושג שיובא מהמדע הבדיוני, שטיינברג מגן על השימוש בו, בתקווה שהוא יעורר דיונים עמוקים יותר על מסתורי הפיזיקה הקוונטית.
ניסויי לייזר
צוות המדענים החל לחקור אינטראקציות בין אור לחומר לפני כמה שנים. כאשר חלקיקי אור, או פוטונים, עוברים דרך אטומים, חלקם נספגים על ידי האטומים ונפלטים מאוחר יותר. אינטראקציה זו משנה את האטומים, ומכניסה אותם באופן זמני למצב של אנרגיה גבוהה יותר או הופכת אותם ל"נרגשים" לפני שהם חוזרים לשגרה.
במחקר בראשות דניאלה אנגולו, הצוות יצא למדוד כמה זמן נשארו האטומים הללו במצב הנרגש שלהם. "הזמן הזה התברר כשלילי", הסביר שטיינברג – כלומר משך זמן פחות מאפס.
כדי לדמיין את המושג הזה, דמיינו לעצמכם מכוניות שנכנסות למנהרה: לפני הניסוי, פיזיקאים זיהו שבעוד שזמן הכניסה הממוצע לאלף מכוניות עשוי להיות, למשל, ב-12:00, המכוניות הראשונות יכולות לצאת קצת יותר מוקדם, נגיד 11:59 בבוקר. תוצאה זו נדחתה בעבר כחסרת משמעות. מה שהדגימו אנגולו ועמיתיה היה דומה למדידת רמות הפחמן החד חמצני במנהרה לאחר שהמכוניות הראשונות הגיחו וגילוי שלקריאות יש סימן מינוס לפניהן.
תורת היחסות לא נפגעה
הניסויים, שנערכו במעבדה במרתף צפוף, עמוס בחוטים ובמכשירים עטופים באלומיניום, ארכו יותר משנתיים, עד שהגיעו לתוצאות המדויקות. הלייזרים שבהם השתמשו היו צריכים להיות מכוילים בקפידה כדי למנוע עיוות של התוצאות. ובכל זאת, שטיינברג ואנגולו ממהרים להבהיר: אף אחד לא טוען שמסע בזמן הוא אפשרות. "אנחנו לא רוצים לומר שמשהו נסע אחורה בזמן", אמר שטיינברג. "זו פרשנות שגויה".
ההסבר טמון במכניקת הקוונטים, שבה חלקיקים כמו פוטונים מתנהגים בדרכים לא ברורות והסתברותיות במקום לפי כללים נוקשים. במקום לדבוק בקו זמן קבוע לספיגה ופליטות חוזרות, אינטראקציות אלו מתרחשות על פני קשת של משכי זמן אפשריים – חלקם נוגדים את האינטואיציות היומיומיות.
החוקרים אומרים כי תוצאות הניסוי לא נוגדות את תורת היחסות הפרטית של איינשטיין, שאומרת ששום דבר לא יכול לנוע מהר יותר מהאור. הפוטונים הללו לא נשאו מידע, ולכן אין להם כל מגבלה על המהירות.
תגלית שמעוררת חילוקי דעות
המושג "זמן שלילי" גרר תדהמה וספקנות כאחד, במיוחד מקולות בולטים בקהילה המדעית. הפיזיקאית התיאורטית הגרמנייה סבין הוזנפלדר, למשל, מתחה ביקורת על המחקר בסרטון יוטיוב שנצפה על ידי למעלה מ-250,000 אנשים, וציינה כי "לזמן השלילי בניסוי הזה אין שום קשר לחלוף הזמן – זו רק דרך לתאר כיצד פוטונים נוסעים דרך מדיום ואיך השלבים שלהם משתנים".
אנגולו ושטיינברג הגיבו וטענו שהמחקר שלהם עוסק בפערים מכריעים בהבנה מדוע האור לא תמיד נע במהירות קבועה. שטיינברג הכיר במחלוקת סביב הכותרת הפרובוקטיבית של מאמרם אך ציין שאף מדען רציני לא ערער על תוצאות הניסוי. "בחרנו להתנסח בדרך שלדעתנו מתארת את התוצאות בצורה מועילה", אמר, והוסיף כי בעוד שיישומים מעשיים נעדיין אינם ידועים, הממצאים פותחים אפיקים חדשים לחקר תופעות קוונטיות.
"אני אהיה כנה, אין לי כרגע נתיב להגיע מהמחקר ליישומים מעשיים", הודה. "אנחנו נמשיך לחשוב על זה, אבל אני לא רוצה לעורר תקוות אצל אנשים".
