لطالما أثار الضوء بما يحمله من خصائص غامضة وسلوكيات غريبة، فضول العلماء على مر العصور. ومن بين الظواهر التي بدت أشبه بالألغاز، تلك التي تجعل الضوء يبدو وكأنه يخرج من مادة ما قبل أن يدخلها. هذا التأثير الذي قوبل في البداية بالتشكيك باعتباره مجرد وهم بصري، أثار جدلاً علمياً طويلاً. ولكن الآن وبفضل تجارب كمية مبتكرة أجراها باحثون في جامعة تورنتو بكندا، أصبح لهذه الظاهرة تفسير علمي واضح يتعلق بمفهوم جديد يُطلق عليه "الزمن السالب".
الضوء بين الدخول والخروج
حينما يدخل الضوء إلى مادة ما، مثل بلورة شفافة أو سحابة من الجزيئات، فإنه يتفاعل مع ذراتها، يمتص بعضها الفوتونات ثم يعيد إطلاقها لاحقاً. خلال هذا التفاعل، تدخل الذرات في "حالة إثارة" لفترة وجيزة قبل أن تعود إلى حالتها الطبيعية. يُشبه ذلك تأثير شرب فنجان من القهوة؛ إذ يمنحك دفعة من الطاقة لفترة قصيرة قبل أن تشعر بالخمول مجدداً.
ولكن المثير للدهشة هو ما لاحظه الباحثون: في بعض الحالات، يبدو أن الضوء يخرج من المادة قبل أن يدخلها. كيف يمكن تفسير ذلك؟
التجربة الكمية وإثبات الزمن السالب
في دراسة حديثة تنتظر النشر في دورية علمية محكمة، استخدم فريق الباحثين من جامعة تورنتو تقنيات متطورة تعتمد على تداخلات الليزر لقياس الزمن الذي تبقى فيه الذرات في حالتها المثارة. النتائج كانت صادمة: الزمن الذي قضته الذرات في هذه الحالة كان "سالباً". بمعنى آخر، في إطار هذه الظاهرة الكمية، يمكن أن تخرج الفوتونات من المادة قبل أن تدخلها إذا نظرنا إلى الزمن كإطار مرجعي.
لتوضيح الفكرة، تخيل سيارات تدخل نفقاً. عادةً، قد يكون متوسط وقت دخول ألف سيارة إلى النفق هو الساعة 12:00 ظهراً. لكن في هذه الظاهرة، قد تخرج بعض السيارات الأولى من النفق قبل أن تسجَّل دخولها، لنقل الساعة 11:59 صباحاً.
العالم الغريب لميكانيكا الكم
هذا السلوك الغريب ليس دليلاً على "السفر عبر الزمن" بالمفهوم الخيالي الذي نراه في الأفلام، بل هو انعكاس للطبيعة الغامضة وغير البديهية لميكانيكا الكم.
في هذا العالم لا تسير الأمور وفق الخط الزمني الثابت الذي نألفه. بدلاً من ذلك تحدث التفاعلات عبر طيف واسع من الفترات الزمنية المحتملة، بعضها يتحدى الحدس اليومي تماماً.
الأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن هذا الاكتشاف لا يتعارض مع نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، التي تنص على أن سرعة الضوء لا يمكن تجاوزها. السبب هو أن الفوتونات في هذه الحالة لا تحمل أي معلومات يمكن استخدامها لتجاوز حدود السرعة.
آفاق مستقبلية في الحوسبة الكمومية
يتوقع الباحثون أن هذا الاكتشاف قد يكون له تطبيقات هائلة في مجال الحوسبة الكمومية. فالتلاعب بالحالات الكمومية للمادة يمثل إحدى الركائز الأساسية لتحسين دقة وكفاءة الحواسيب الكمومية، التي تعتمد على استغلال الظواهر الكمية لتحقيق قفزات نوعية في سرعة الأداء والمعالجة.
بالنظر إلى هذه الاكتشافات، يبدو أننا على أعتاب فهم أعمق للعالم الكمومي، عالم تتداخل فيه المفاهيم التقليدية للزمن والمكان مع احتمالات لا نهاية لها. ما زال هناك الكثير من الأسرار لتُكشف، ولكن الزمن السالب قد يكون خطوة جديدة نحو فك طلاسم الكون.