Ein Spiegel, der Zeitreisen ermöglicht? An etwas Ähnlichem hat ein Forschungsteam von der City University of New York gerade erfolgreich gearbeitet. Das Gerät ist in der Lage, die Zeit rückwärts zu reflektieren. Was das bedeutet und was du in diesem „Spiegel“ sehen würdest, erfährst du nun.
Zeitreise mit dem Spiegel – das steckt dahinter
Vorab ist zu sagen: Es handelt sich bei dem Versuchsaufbau, der in einer neuen Studie im Fachmagazin Nature Physics beschrieben wird, nicht um eine klassische Zeitreise. Viele stellen sich vor, dass wir als Menschen eines Tages in der Lage sind, durch die Zeit zu wandern. Zwar haben manche Forschende auch diese Ambitionen, wenn sie an der Thematik tüfteln. Doch für das Team um den Doktoranten Hady Moussa geht es um kleinste Teilchen, die sie in der Zeit umkehren wollen.
Dazu haben sie sich die Funktionsweise eines Spiegels zunutze gemacht und eine ähnliche Gerätschaft gebaut. Bei einem Spiegel kommen aufgrund der Oberfläche die Wellen vom Licht nicht weiter. Stattdessen prallen sie dagegen und reflektieren zurück. So bist du in der Lage dein eigenes Bild zu sehen – nur eben spiegelverkehrt.
„Licht prallt von einem Spiegel ab, weil sich die Impedanz des Spiegelmaterials stark von Luft unterscheidet, also müssen die Wellen, die auf den Spiegel treffen, zurückgehen, sie können nicht in den Spiegel eindringen“, erklärt Andrea Alù, Co-Autorin der Studie, gegenüber Vice.
Moussa, Alù und Kolleg*innen haben sich diesen Effekt zunutze gemacht. Dem Spiegel, den sie gebaut haben, gelingt die Zeitreise durch die Reflektion. Durch eine besondere Oberfläche krümmt er die Raumzeit und ruft eine Zeitänderung hervor.
- Auch spannend: Forscher schickten erste Quantenteilchen durch die Zeit
Das würdest du in dem Spiegel sehen
Besagter Spiegel hat zum ersten Mal den Effekt der Zeitumkehr in der Realität sichtbar gemacht. Allerdings hat das Objekt nichts mit dem zu tun, was in deinem Badezimmer über dem Waschbecken hängt. Der „Zeitreisen-Spiegel“ wurde aus einem besonderen Meta-Material gefertigt und ist mit etlichen Schaltern versehen. Diese Schalter können schneller aktiviert oder deaktiviert werden als die eintreffenden Lichtwellen. Durch dieses schnelle Umschalten entsteht die Reflexion – beziehungsweise der Spiegel.
Zum Test sendeten die Forschenden eine unregelmäßige elektromagnetische Welle in Richtung des Spiegels. Bei einem normalen Spiegel hätte diese spiegelverkehrt reflektiert werden müssen. Doch bei dem „Zeitreisen-Spiegel“ kam die Welle nach Aufprall auf das Meta-Material rückwärts heraus und dehnte sich aus. Beides sind eindeutige Indizien für eine erfolgreiche Zeitumkehr.
Würdest du versuchen, dein Abbild in diesem besonderen Spiegel zu erkennen, würdest du deinen Hinterkopf sehen. Zudem kehrt sich nicht nur das optische Bild um, sondern durch die Ausdehnung ändern sich auch jene Frequenzen, die für die Farbgebung zuständig sind. Anstelle von blondem Haar würde das in der umgekehrten Reflektion eher violett wirken.
Anwendungszwecke in der Technik
Wie eingangs erwähnt, handelt es sich nicht um eine Zeitreise im klassischem Sinne. Das hier dargelegte Konzept der Zeitumkehr ist nämlich keine pure Science-Fiction. Stattdessen tüftelt und forscht man bereits seit Jahrzehnten daran. „Zeitreflexion ist tatsächlich der Schlüssel zu vielen Technologien“, erklärt Alú. So kommt es etwa in der Funkkommunikation zum Einsatz. Dort können mithilfe der Zeitumkehr Signale gespeichert, verarbeitet und dann bereinigt wieder herausgegeben werden.
Einsatzmöglichkeiten für den Spiegel sind jedoch weitaus größer. Anders als in der Funktechnik waren die Forschenden nämlich in der Lage, etliche Funkwellen gegen das Material prallen und entsprechend umkehren zu lassen. Damit erledigten sie einen wichtigen Schritt für die Entwicklung optischer Computer, die mit Lichtwellen arbeiten könnten. Dazu brauch es jedoch noch schnellere Schalter als an dem aktuellen „Zeitreisen-Spiegel“. Langsam will man sich an jene Geschwindigkeiten herantasten. Weitere Experimente sind entsprechend notwendig.
Quelle: Vice, „Observation of temporal reflection and broadband frequency translation at photonic time interfaces“ (Nature Physics, November 2022)
Seit dem 24. Februar 2022 herrscht Krieg in der Ukraine. Hier kannst du den Betroffenen helfen.