首款时间斗篷 隐藏历时事件


  隐形斗篷(Invisibility cloaks)是物理学家的新发现成果,能够以极端方式扭曲电磁场。这一想法,就是引导光线绕过一定体积的空间,因此,任何东西只要是在这一体积内,实质上就是不可见的。

  这一效果激发了巨大的兴趣。第一个隐形斗篷只在微波频率有效,但在短短几年中,物理学家们就找到了一些方法,创造的隐形斗篷就可适用于可见光和海浪声。他们甚至设计错觉斗篷(illusion cloaks),可以使一个物体看起来像另一个。

  这张图显示时间隐形斗篷如何工作,来源:康奈尔大学

  今天,莫蒂?弗里德曼(Moti Fridman)和同伴们,在伊萨卡(Ithaca)的康奈尔大学(Cornell University),迈出的一步更远。这些家伙设计和制造的斗篷,可以隐藏时间中的事件。

  时间伪装(Time cloaking)是可能的,因为有某种二元性存在于空间和时间之间,电磁理论就这样认为。特别是,衍射(diffraction)的光束是在空间中,在数学上等价于时间上传播的光,就是通过色散介质(dispersive medium)传播的光。换句话说,衍射和频散在时空中是对称的。

  这就立即引发一个有趣的想法。正如很容易制成一个透镜,使用衍射集中空间的光,因此,也可以使用频散,制成一个透镜,在时间上进行集中。

  这样一个时间透镜(time-lens),举例而言,它的制备可使用电光调制器(electro-optic modulator),它有各种熟悉的属性。“例如,这种时间透镜可以放大或压缩时间,”弗里德曼和合作者说。

  这样放大和压缩时间是很重要的。

  诀窍是,要制作时间斗篷(temporal cloak),就要把两个时间透镜串联放置,然后发射一个光束穿过它们。第一个透镜在时间上压缩光,而第二个透镜再解除压缩。

  中间发生的事情没有留下痕迹,来源:康奈尔大学

  但这就会留下一个空隙。在短时间内,会有一种时间空洞(hole in time),在其中的任何事件都没有记录。

  所以,对于观察者而言,光射出第二个时间透镜时,看起来没有扭曲,好像没有事情发生过。

  实际上,两个镜头之间的空间是一个时空隐形斗篷(spatio-temporal cloak),它可以删除的变化都发生在很短的时间内。

  这种设备还有一定的局限性。康奈尔大学的时间斗篷只能持续110纳秒,这就不长。而弗里德曼和合作者说,最好时能达到120微秒。

  但它尚处于早期。鉴于空间斗篷的快速发展,谁要敢打赌这是最后的成果,那他就太胆大了。

  弗里德曼和他的伙伴们,很明显给自己做了一个有趣的玩具,但他们很谦虚,不去设想应用他们的时间斗篷。