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,
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,