在亚原子级别，过去可以成为未来

英国布里斯托尔大学的量子物理学家 Giulia Rubino 和她的同事发现，当系统中的混沌减少时，时间箭头会在一个只包含几个亚原子粒子的简单量子系统中向后指向。他们的论文于周五发表在“通信物理学”杂志上。

只有当系统极其稳定，只有少量无序或“熵”时，才能观察到这种现象。鲁比诺告诉《南华早报》：“在测量之前，我们不知道量子位（量子粒子）是在‘时间上向前’还是‘时间上向后’进化。”

这些粒子是在时间旅行到过去还是未来仍然未知，直到它们被测量。

“虽然这个想法在应用于我们的日常经验时似乎相当荒谬，但在最基本的层面上，宇宙定律是基于量子力学原理的，”鲁比诺说。

时间通常被视为一个不断增加的参数，但“我们的研究表明，在量子力学环境中控制其流动的定律要复杂得多。这可能表明我们需要重新思考在量子定律发挥关键作用的所有环境中我们表示这个量的方式。”

北京中国科学院理论物理研究所教授、量子物理研究员王英丹说，包括她自己在内的大多数科学家仍然需要时间来完成单程旅行。

在涉及少量原子或光粒子的量子物理实验中，“几乎每个操作都可以保留。我们将其视为一个物理过程，而不是时间旅行”

“我们不经常考虑时间的影响，因为量子实验中粒子的运动通常比光速慢得多，”她补充道。

像艾萨克牛顿这样的伟大思想家已经考虑过时间问题，他相信存在一个“万能时钟”，支配着宇宙中万物的生死。

阿尔伯特爱因斯坦用他的相对论挑战了牛顿的绝对时间和空间理论，该理论认为，对于以光速旅行的人来说，时钟会停止滴答作响。

根据爱因斯坦的说法，理论上，一个比光速更快的人会看到时间倒流。但他接着说，没有什么比光速更快的了，因为一切都是从宇宙诞生的那一刻就决定的。

换句话说，时间的箭头总是指向前方。

Rubino 和她的同事说，时间的通用定义适用于一个有很多混乱的大型系统。在这些系统中，确实不可能及时捕捉到向后运动。但在一个小型、稳定的系统中，这种现象更容易被发现，她说。

“我们可以以早上例行公事的顺序为例。如果我们看到我们的牙膏从牙刷流回它的管子，我们无疑会认为这是我们今天的倒带录音，”她说。

“然而，如果我们轻轻挤压管子，只挤出一小部分牙膏，就不太可能观察到它重新进入管子——被管子减压吸入。”

Rubino 和她的团队提出了两种类型的量子机器，一种像发动机一样工作，可以将热量转化为机械运动；另一个是冰箱，以测试他们的理论——通过测量这些设备中量子粒子的无序，他们可以识别时间箭头的方向。

北京大学物理学教授权海涛表示，时间是否可以倒转的问题仍然是量子物理学最根本的挑战之一。

“以一个中间被墙隔开的空盒子为例。如果您用随机弹跳的乒乓球填满盒子的一侧并移除墙壁，则球会散布到整个盒子中。球不会全部回到一边，因为时间无法逆转，”权说。

“但如果我们减少盒子里的乒乓球数量，这种情况发生的机会就会增加。这在量子物理学中被称为时间对称性，这意味着时间可以向前或向后，”他说。

“为什么对称性在一个庞大而复杂的系统中消失了，这仍然是一个谜。”