
一组物理学家进行的新研究发现,在量子系统内,时间可以同时拥有两个进展方向——既可前进又可后退。这份研究近日发表在自然(Nature)旗下的开放期刊《通讯·物理》,启发了人们对自然世界里时间流逝概念的新认知。
几百年来,时间都是科学家和哲学家捉摸不透的谜。在自然界里,人们从未感受到时间倒退的力量。在传统物理学中,使用“熵”的概念描述系统的无序度,传统物理学认为系统的熵总是自发地从低向高变化。也就是说,物理学把熵从低到高的变化,等同于时间“向前”进展的概念。
据报道,主要研究者之一英国布里斯托大学量子工程技术实验室的朱利亚·鲁比诺表示:“如果一个事件产生大量的熵,那么根本不可能观测到时间的后退。然而,对于只产生少量熵的事件,就有可能观测到时间后退的现象。”以人们每天早上生活的例子来说,如果我们看到已经挤出的牙膏缩回牙膏管内,我们会不假思索地认为这是倒序播放的画面。可是,如果牙膏只被挤出一点点,那么牙膏是有可能自己缩回去的。量子物理学研究的是微观世界中的规律,在微观世界里很多规律都和经典物理学的认知不一样,其中最基础的就是所谓量子态的概念,物体可以同时处于两种状态,也称为迭加态。薛定谔猫悖论就是迭加态的一个著名例子。鲁比诺说:“把这个概念扩展到时间轴,结果就是,量子系统内的时间可以同时拥有两个进展方向。”
正如前面所举的牙膏画面的例子,传统物理学简单地把牙膏挤出来的过程等同于时间“向前”的流动,这个规律在宏观世界、也就是牙膏被大量挤出的情况下不会出现任何偏差。可是当牙膏被挤出很少量,达到微观量级的时候,按照此时间方向的定义,就有可能形成两个时间进展方向迭加的状态。这项研究表明,在量子力学所主宰的世界里,情况比这复杂得多。这意味着我们得重新思考对时间的认知,特别是在微观世界中的情形。
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