開創性實驗觀測到電磁波時間反射

2023-03-15 來源： 科技日報 張佳欣

• 　　用於實現時間反射的實驗平台示意圖。控製信號（綠色）用於統一激活沿金屬帶狀線分布的一組開關。在關閉/打開開關時，這種特製超材料的電磁阻抗會突然降低/升高，導致寬帶前向傳播信號（藍色）部分時間反射（紅色）。圖片來源：《自然·物理學》 
• 　　60多年來，科學家們一直假設有可能觀測到一種不同形式的波反射，即所謂的時間反射。據最新一期《自然·物理學》雜誌報道，美國紐約市立大學高級科學研究中心研究人員已將“時間反射”理論付諸實踐，觀察到電磁信號在定製的超材料中的時間反射，為其在整個電磁波段的操縱提供了第一個實驗證據。
• 　　當人們照鏡子時，反射圖像是從鏡麵反射的電磁光波產生的，這是一種被稱為空間反射的現象。同樣，聲波的空間反射形成回聲。此前，科學家們從未在電磁波中觀察到時間反射現象。原因是，材料的光學性質不能以引起時間反射的速度和幅度輕易改變。
• 　　這一突破性實驗導致在超材料中傳輸的相當大一部分寬帶信號瞬間被時間反轉和頻率轉換。這種效應形成了一種奇怪的回聲，信號的最後一部分首先被反射。
• 　　研究人員表示：“如果你看著一麵時間鏡子，你的倒影就會翻轉，你會看到你的背影，而不是你的臉。在這一觀察的聲學版本中，你會聽到類似於倒帶時發出的聲音。”
• 　　研究人員還證明，由於寬帶頻率轉換，時間反射信號的持續時間被延長。因此，如果眼睛可看到這些光信號，它們的所有顏色都會突然變化，這樣紅色就會變成綠色，橙色會變成藍色，黃色會變成紫色。
• 　　為了實現突破，研究人員使用了工程超材料。他們將寬帶信號注入一條大約6米長的蜿蜒金屬條中，印在一塊板上，上麵裝載著連接到蓄電池電容器的密集電子開關陣列。然後，所有的開關同時被觸發，沿線的阻抗突然一致加倍。電磁特性的這種快速而巨大的變化產生了一個時間界麵，測量信號攜帶了輸入信號的時間反轉副本。
• 　　該實驗證明了可實現時間接口，並產生高效的寬帶電磁波的時間反轉和頻率變換。這一成果可為無線通信應用以及小型、低能耗、基於波的計算機開發鋪平了道路。
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經過數十年的探索，物理學家終於觀察到“時間反射” 

2023-03-14 12:27

• 穿過迷宮般的鏡子，你很快就會和自己麵對麵。你的鼻子碰到了你的鼻子，你的指尖碰到了他們的幻影雙胞胎，突然停在玻璃的邊界。

• 上圖：用於實現時間反射的實驗平台的圖示。
• 大多數時候，反射不需要解釋。光線與鏡子表麵的碰撞幾乎是直觀的，它的光線通過空間設置在一條新的路徑上，就像球從牆上反彈一樣輕鬆。
• 然而，60多年來，物理學家一直在研究一種微妙的不同類型的反射。不是通過三維空間，而是通過時間。
• 現在，來自紐約城市大學高級科學研究中心（CUNY ASRC）的研究人員已經將“時間反射”理論應用於實踐，為其在電磁波譜上的操縱提供了第一個實驗證據。
• 紐約州立大學ASRC光子學倡議創始主任、物理學家安德裏亞·阿盧（Andrea Alù）表示：“這真的很令人興奮，因為很久以前就預測到了這種違反直覺的現象，以及時間反射波與空間反射波的不同表現。”
• 拋開 TARDIS 技術改寫曆史的想法。這種時間反射更奇怪。而且，看起來，這似乎是可能的。
• 到了20世紀70年代，人們逐漸清楚地認識到，在量子光波的時間成分中，存在著類似的空間反射。以正確的方式以足夠快的速度改變波通過的介質，波的時間分量也會隨之改變。
• 這種時間反射的影響不會在現實中撕開一個洞。但它將改變波的頻率，技術可以在成像、模擬計算和光學濾波等不同領域得到應用。
• 奇怪的是，改變頻率的“回聲”也是信號的反轉。如果這是你從一數到十的聲音的回聲，你會聽到每個數字都是倒著說的，從十倒到一。
• 聲學和磁學中的等價物以前就已經被實驗過了，使用計算機設置對電磁時間反射中的窄頻率進行有限的研究也是如此。
• 在不太受約束的水平上探索這種現象，需要在材料的整個電磁場中均勻而突然地變化，實驗者認為這需要太多的能量才能工作。
• 到目前為止，似乎是這樣。
• 物理學家安德裏亞·阿盧說：“使用複雜的超材料設計，我們能夠意識到能夠及時改變材料性質的條件，既突然又反差很大。”
• 研究小組通過一個專門設計的長約6米的金屬條照射混合頻率，金屬條上裝有開關和電容器。在同一時刻觸發，電容器卸載電荷，在信號通過時迅速改變超材料的阻抗。
• 這種衝擊變化在大範圍的光波中產生了回聲，證明了它們在時間屬性上的反射。
• 超材料是在自然界中沒有對等物的人工構造。它們具有獨特的特性，具有特定的用途，可以滿足不同的結構、聲學和光學需求。
• 發現一種具有時間反射能力的超材料，為工程師們提供了一種全新的操縱光的工具。
• 該研究的主要作者之一、物理學家尹世雄（音譯）說：“迄今為止，超材料的奇異電磁特性是通過巧妙地結合許多空間界麵來設計的。我們的實驗表明，可以在混合中添加時間界麵，擴大操縱波的自由度。”
• 這項研究發表在《自然物理》雜誌上。
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• 時間反射，靈魂照相錄像來了
• 靈魂的本質是能氣場，尤其是氣場，核心是氣感應強度，就是頻率，也就是時間的倒數，假如時間反射成立，那麽，靈魂的撲捉影像就可以了，所以，未來幾年，人類的靈魂，就像人的身體一樣，就會被拍攝進入影像存儲，進行觀賞和診斷疾病應用。
• 時間反射的本質意義，就是可以操控電磁波的時間界麵，而這個時間界麵，在能氣場中，就是氣場，也就是說，今後我們可以操控氣場，而氣場，就靈魂的核心，所以，今後可以操控一個人的靈魂，達到治病的目的。
• 其實，中國的一些氣功遠距離治病，就是操控能氣場，達到治病的目的。
• 這裏最重要而是超材料，這個超材料是在自然界中沒有對等物的人工構造。它們具有獨特的特性，具有特定的用途，可以滿足不同的結構、聲學和光學需求。這樣，我們未來的治病，就是可以省略特異功能人，可以用一些超材料製成的儀器，進行遠距離的治療。