研究人员首次观测到光在一种名为“虚时间”的神秘现象中的行为表现。当光穿过几乎任何透明材料时，构成原子通道和支路的电磁场阻塞，会给每个光子的传播增加大量时间。这种延迟能让物理学家深入了解光的散射情况，揭示光子在材料矩阵中传播的细节。然而直至目前，理论学家用于测量光传播的一种手段——引入虚时间，在实际层面尚未得到充分理解。
马里兰大学的物理学家伊莎贝拉·乔瓦内利和史蒂文·安拉格进行的一项实验，精确揭示了微波辐射脉冲（一种存在于可见光谱之外的光）在电缆回路中经历虚时间时的行为。他们的研究还展示了虚数如何描述一个非常真实且可测量的过程。
虚数是解决描述物理现象方程时数学上便捷的工具。尽管它们很实用，但就像负数的平方根一样抽象，在我们日常对现实的体验中没有实际对应物。对于在物质中徘徊的光波脉冲，虚数有助于解决传输时间延迟问题，但它们所起作用的确切行为从未在实验中得到系统研究。
从技术上讲，单个光子只能以单一恒定速度移动。然而，与周围电磁场的相互作用能以复杂方式延迟波的整体传播。在光脉冲的情境下，波群的行为也能以类似方式加速或减速。这意味着光波脉冲可以是负的，从技术上讲比其单个光子移动得更快。正负值，包括实部和虚部，能够描绘出构成材料的光子传输状况。
该实验装置由一对连接成环形的同轴电缆组成，代表了一个简单且易于理解的微波脉冲传播路径网络。他们还使用了最先进的示波器，能够检测到极其微小的频率变化。通过调整脉冲并测量其效果，乔瓦内利和安拉格能够准确梳理出每个脉冲内的波模式，相对于其方程实部和虚部预测值是如何变化的。
“这有点像人们忽略的一个隐藏自由度，”安拉格向《新科学家》的卡梅尔拉·帕达维奇 – 卡拉汉解释道，“我认为我们所做的是将它揭示出来并赋予其物理意义。”虚数并非描述某种奇异的微波幻想，而是由于传输脉冲的吸收方式，代表载波穿过材料时频率的微小偏移。此前，这个数值因看似虚构而被忽视，现在它可以与使光波脉冲比其组成光子移动更快的物理过程联系起来。
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