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在這個微小空間裡,時間似乎倒流了

人人都知道, 時間只能前進, 不可倒退。 然而, 物理學家總是難以證明這點。 如今, 研究人員採用氯仿和丙酮的混合物, 創造出讓時間看似倒流的情況。 不過, 該研究無法讓我們重返過去, 見識恐龍的面貌。 但它也許能夠解釋, 為什麼宇宙的時間只能朝一個方向流動。

從直覺上看, 時間非常簡單。 舉例而言, 我們能夠記住過去, 但卻無法記得未來。 然而, 當我們將事物分解為更簡單的法則時, 卻找不到“因在先、果在後”的明確原因。 既然我們能夠翻轉用來描述粒子運動和相互作用的方程式, 那麼時間為什麼不能來回流動呢?

其中一條線索隱藏在“熵”裡。 在封閉系統(如宇宙)內, 物質會從有序狀態變成無序狀態。 舉個例子, 將一盆熱水放在寒冷的屋子裡, 你不能指望水變得更熱、屋子變得更冷。 哪怕熱力學無法確切解釋為何存在“時間”這個東西, 我們依然可以從這個角度進行探究。

多項實驗表明, 哪怕在量子水準上, 粒子的行為通常也取決於初始狀態。 換句話說, 它們隨著時間向前運動。 這個普遍原理是否存在局限性?從這項新實驗的結果看來, 答案是肯定的。

氯仿, 即三氯甲烷, 由1個碳原子、1個氫原子、3個氯原子構成。 研究人員將氯仿懸浮在丙酮中, 並用強磁場使碳、氫原子的原子核排成一列, 然後操縱它們的旋轉動量。 他們用核磁共振緩慢加熱原子核,

“監聽”它們的行為表現。

根據時間法則, 一個原子核受熱後, 會將它的隨機運動傳遞給溫度較低的粒子, 直到雙方溫度一致。 我們能夠從它們各自的能態中辨認出這點。 在通常情況下, 事實確實如此。 但研究人員發現了一個非常有趣的例外情況。 當粒子相互關聯(類似於弱版的量子糾纏)時, 兩者的能量共用便會產生顯著變化——受熱的氫原子變得更熱, 而碳原子變得更冷。 換句話說, 在這個微小的空間裡, 等價於時間倒流的熱力學現象發生了。

這項實驗同時涉及到量子力學和熱力學。 目前, 物理學家正在試圖研究這個全新的領域。 我們通過這項實驗得知, 在粒子水準上, 在運用量子物理的法則時,

熱量能夠以奇特的方式進行傳輸, 這將來也許能夠應用於技術中。

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