Эммануэль Форт и его команда гидродинамиков из Института Ланжевена в Париже показали метод, благодаря которому волны на поверхности воды разворачиваются вспять и движутся в обратную сторону. Это восстанавливает геометрию источника. Зеркалом времени назвали учёный свой метод в статье, опубликованной журналом Nature Physics.
Authors:
Wave control is usually performed by spatially engineering the properties of a medium. Because time and space play similar roles in wave propagation, manipulating time boundaries provides a complementary approach.
Here, we experimentally demonstrate the relevance of this concept by introducing instantaneous time mirrors. We show with water waves that a sudden change of the effective gravity generates time-reversed waves that refocus at the source. We generalize this concept for all kinds of waves, introducing a universal framework which explains the effect of any time disruption on wave propagation.
We show that sudden changes of the medium properties generate instant wave sources that emerge instantaneously from the entire space at the time disruption. The time-reversed waves originate from these ‘Cauchy sources’, which are the counterpart of Huygens virtual sources on a time boundary. It allows us to revisit the holographic method and introduce a new approach for wave control
Если бросить в воду камень, то можно вернуть их к источнику, если знать форму разбегающихся по центру волн и рассчитать все параметры. Такое легко смоделировать на компьютере, и теоретически повторить в лаборатории, если использовать ёмкость с бортами с датчиками и генераторами волн: первые снимут точные параметры приходящих колебаний, а вторые запустят такие же волны в обратном направлении. В жизни подобное было практически невозможно.
Тоже самое можно повторить для акустических волн и микроволн.
Так вот, Форт с коллегами совершили обратный процесс более лёгким способом. Они просто очень быстро встряхнули ёмкость с водой.
Скорость распространения волны зависит в том числе от действующих на нее сил гравитации. Резкое изменение направления этих сил на противоположное, по словам учёных, заставляет волну застыть на месте, а после возвращения гравитации в первоначальное состояние – продолжить движение, словно от нового источника. При этом волна начинает распространяться и в прежнем, и в обратном направлении. Поэтому часть исходных колебаний продолжает распространяться как ни в чем не бывало, а часть – возвращается и воссоздает геометрию первоначального источника.
И хотя настоящего обращения времени вспять здесь, конечно, не происходит, авторам удалось успешно восстановить форму исходного сложного источника. По их расчетам, те же принципы применимы и к другим типам волн, включая акустические, хотя технически добиться того же будет сложнее: для них придется найти другие способы внесения единовременных изменений в свойства среды, помимо переворота. Этим Форт и его коллеги планируют заняться в ближайшее время.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: