Quantum Search for Time's Source 發(fā)現(xiàn)過(guò)去和未來(lái)之間沒(méi)有區(qū)別

無(wú)論我們多么努力，我們都記不住明天。物理學(xué)家已經(jīng)不知道為什么.

薩里大學(xué)物理學(xué)家托馬斯·高夫 （Thomas Guff）、欽塔爾帕蒂·烏馬尚卡·沙斯特里 （Chintalpati Umashankar Shastry） 和安德烈亞·羅科 （Andrea Rocco） 希望能找到時(shí)間之河的源頭，他們?cè)跓o(wú)盡的永恒之下，在相當(dāng)于熱量子浴缸的地方尋找它存在的跡象。

不用說(shuō)，他們沒(méi)有找到他們想要的東西，而是確認(rèn)時(shí)間向后流動(dòng)和向前流動(dòng)一樣容易量子力學(xué)的嗡嗡聲.然而，吸取的教訓(xùn)有朝一日可能會(huì)揭示為什么物理學(xué)堅(jiān)持歷史的存在。

用正確的行話(huà)來(lái)說(shuō)，物理學(xué)在時(shí)間方面基本上是對(duì)稱(chēng)的。我們可能永遠(yuǎn)不會(huì)看到雞蛋開(kāi)裂或橡樹(shù)變回橡子，但是當(dāng)大多數(shù)過(guò)程被剝離到其基本規(guī)律時(shí)，幾乎沒(méi)有規(guī)定方程式的哪一端必須面對(duì)過(guò)去，哪一端必須面對(duì)未來(lái)。

這并不是說(shuō)不乏尋找過(guò)去為何被鎖定的線(xiàn)索的地方。例如，宇宙學(xué)家已經(jīng)研究了宇宙是如何從低熵狀態(tài)膨脹到高熵狀態(tài)的。量子物理學(xué)家想知道不斷擴(kuò)大的粒子糾纏網(wǎng)與環(huán)境可能涉及。到目前為止，沒(méi)有什么能清楚地解釋為什么時(shí)間維度具有如此的凝聚力。

Guff、Shastry 和 Rocco 想知道量子運(yùn)動(dòng)方程是否還隱藏著一種使返回過(guò)去狀態(tài)變得不可能的方法，充當(dāng)一種棘輪，確保系統(tǒng)的定律不會(huì)倒退。

他們使用了一種稱(chēng)為馬爾可夫鏈描述加熱粒子在開(kāi)放容器中推擠的簡(jiǎn)化模型。應(yīng)用馬爾可夫動(dòng)力學(xué)，其中系統(tǒng)沒(méi)有超出現(xiàn)在的記憶，系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)新量子態(tài)將僅依賴(lài)于單個(gè)先前的狀態(tài)，這可能意味著到明天世界的單向旅行或同樣容易使粒子倒退的振蕩。

無(wú)論研究小組在浴缸方程式的哪個(gè)位置查看，他們都找不到任何跡象表明時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性與量子活動(dòng)的展開(kāi)方式不一致，這意味著馬爾可夫系統(tǒng)的“記憶”對(duì)過(guò)去或未來(lái)沒(méi)有偏好。

“我們的研究結(jié)果表明，雖然我們的共同經(jīng)驗(yàn)告訴我們，時(shí)間只能朝一個(gè)方向移動(dòng)，但我們只是不知道相反的方向同樣有可能，”說(shuō)羅科。

如果時(shí)間可以在量子層面上來(lái)回?cái)[動(dòng)，那么它肯定不會(huì)在我們體驗(yàn)到的物理學(xué)規(guī)模上。在星空下洗個(gè)熱水澡，保證隨著能量流入不斷擴(kuò)大的宇宙而迅速冷卻。

三人堅(jiān)稱(chēng)他們的發(fā)現(xiàn)與此并不矛盾熱力學(xué)定律無(wú)論如何。畢竟，有些物理定律確實(shí)是不可逆的。然而，在量子尺度上翻轉(zhuǎn)時(shí)間箭頭仍然會(huì)看到穩(wěn)定的冷卻發(fā)生，這表明在量子尺度上，一個(gè)方向相對(duì)于另一個(gè)方向并沒(méi)有什么特別之處熱力學(xué).

如果是這樣，我們對(duì)時(shí)間單行道的集體體驗(yàn)可能會(huì)在大爆炸的另一面通過(guò)第二條途徑，這條途徑也被宇宙膨脹和從量子起點(diǎn)增加的能量帶走，該量子起點(diǎn)可以像記住過(guò)去一樣容易地記住未來(lái)。

這項(xiàng)研究發(fā)表在科學(xué)報(bào)告.

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