编辑:David
【新智元导读】与那些时空穿梭的科幻电影不同,在量子领域,物理学家们已经实现了双向的「粒子时光机」。
如果有人告诉你,现在有一台时光机,还是可以双向传送的那种,能够翻转过去和未来,你信不信?
实际上,这个「时光机」早就在科学家的实验室中研究了不少日子了,只不过它的乘客并不是人类,而是粒子。
更确切地说,是光子。就像人类变成狼人时,狼人也变成了人类。在精心设计的电路中,这些光子的行为就像时间在向前和向后的量子组合中流动一样。
苏格兰格拉斯哥大学的量子物理学家索尼娅·弗兰克-阿诺德(Sonja Franke-Arnold)说:「这是有史以来第一次,我们有了一台类似双向时间旅行的机器。
遗憾的是,对于科幻小说迷来说,这些设备与1982年的DeLorean没有任何共同之处。在由中国和奥地利的两个独立团队进行的整个实验过程中,实验室的时钟继续稳定地向前跳动。
只有飞过电路的光子经历了时间上的诡异变化。而且,研究人员还在争论这个「时间之箭的翻转」是真的还是模拟的。
不过,这种令人困惑的现象可能会导致新型的量子技术的出现。
颠覆时间的概念
十年前,物理学家在十年前首次意识到,量子力学的奇怪规则推翻了常识中的「时间」概念。
是这样的。当你寻找一个粒子时,你总是在一个单一的、类似于点的地方检测到它。
但在被测之前,一个粒子的行为更像是一种波,表现为一个 「波函数」,在多条路线上扩散和振动。在这种未定的状态下,粒子存在于一种被称为「叠加」的可能位置的量子态中。
在2013年发表的一篇论文中,现任职于香港大学的物理学家朱利奥·奇里贝拉(Giulio Chiribella)等提出了一种电路,可以将事件放入时间顺序的叠加中,这比空间中的位置叠加更进一步。
四年后,鲁比诺和她的同事直接用实验证明了这个想法。他们将一个光子送入两条路径的叠加中:
在一条路径中,光子先经历事件A,然后是事件B,另一条路径中,先经历事件B,然后经历事件A。在某种意义上,每个事件似乎都会引起另一个事件,这种现象后来被称为不确定的因果关系。
奇里贝拉和他的同事并不满足于在时间前进的过程中仅仅扰乱事件的顺序,接下来他们瞄准了时间本身的行进方向,或者说箭头。他们寻求一种量子仪器,在这种仪器中,时间进入了从过去到未来的叠加状态,反之亦然--一种不确定的时间之箭。