时间从量子纠缠冒出来?意大利实验揭秘,宇宙外真没时间?

Komentar · 24 Tampilan

量子力学和引力理论,两个科学界的“老大”,竟然在时间问题上吵得不可开交!物理学家想把它们捏到一块,结果却像把水和油硬混,出来的方程全是乱七八糟的数字,根本没法用。直到最近,意大利科学家搞了个实

  量子力学和引力理论,两个科学界的“老大”,竟然在时间问题上吵得不可开交!物理学家想把它们捏到一块,结果却像把水和油硬混,出来的方程全是乱七八糟的数字,根本没法用。直到最近,意大利科学家搞了个实验,证明时间可能不是我们想的那样“真实存在”,而是像泡沫一样,从量子纠缠里冒出来的。这事儿听起来玄乎,但咱们慢慢拆开讲,保证你也能看明白。

  

  20世纪初,量子力学像一阵风吹遍科学界,物理学家兴奋得不行,赶紧拿它去试试能不能跟爱因斯坦的广义相对论“结婚”。可这俩理论就像水火不容,硬凑一起,算出来的结果全是无穷大,啥也解释不了。科学家挠头抓耳,觉得这路子走不通,简直是撞了南墙。

  

  到了60年代,物理学家约翰·惠勒和布莱斯·德维特站了出来。他们俩像搭积木一样,把量子力学和引力理论拼出了一个新方程,叫惠勒-德维特方程。这方程厉害,解决了无穷大的麻烦,让大家松了一口气。终于有点进展了,科学家们觉得这下总算能往前走了吧。

  可好景不长,这方程虽然解决了老问题,却带来了新麻烦。方程里时间竟然“消失”了!它告诉我们,宇宙里啥事儿也没发生,永远静止。这不扯淡吗?我们明明看到太阳升起落下,日子一天天过去,怎么可能没时间?这个“时间问题”就像块石头,卡在科学家喉咙里,咽不下去,吐不出来。

  

  时间到底是个啥?物理学家们争来争去,有人想装没看见,有人试着绕过去,但都没啥用。直到1983年,理论学家唐·佩奇和威廉·伍德斯跳出来,说时间可能跟量子纠缠有关系。量子纠缠是个神奇的东西,两个粒子即使隔得老远,也能像双胞胎一样心有灵犀,一个动,另一个也跟着变。他们说,这种纠缠的变动可以当“时钟”,用来衡量时间。

  这想法听着挺新鲜,但有个问题。佩奇和伍德斯说,如果有个像“上帝”一样的观察者在宇宙外面看,用一个跟宇宙没关系的钟来比,纠缠粒子压根不会变,时间也就不存在。可如果观察者在宇宙里面,拿粒子跟其他东西比,就能看到变化,这变化就是时间的痕迹。这就像在家里看钟表觉得时间在走,可要是站在宇宙外看,整个世界像是被按了暂停键。

  这理论听着牛,但没实验验证,不就是纸上谈兵吗?谁能跑到宇宙外面去看?科学家们觉得这想法挺有意思,但也只能当哲学聊聊。毕竟,谁也没法真找个“上帝视角”去试试看,对吧?

  

  直到最近,意大利都灵的计量科学研究所来了个大动作。叶卡特琳娜·莫雷瓦和她的团队搞了个实验,专门验证佩奇和伍德斯的想法。他们造了个迷你“宇宙”,里面有一对纠缠的光子和一个观察者。光子有种叫偏振的特性,可以通过一块双折射板改变。观察者有两种办法看这些光子,一种是跟光子“纠缠”上,另一种是用个外面的钟来比。

  第一种实验里,观察者先跟一个光子纠缠,再把它的偏振跟另一个光子比。结果发现,两个光子的偏振有差别,这差别就像时间在走,滴答滴答,清清楚楚。第二种实验里,观察者用外面的钟去看两个光子的整体变化,结果啥也没看出来,光子就像静止了一样,时间压根没出现。这实验结果跟佩奇他们的理论一模一样,时间真是从纠缠里“冒”出来的!

  

  中国科学家在量子领域也没闲着。过去几年,咱们国家在量子通信、量子计算上突飞猛进,像“墨子号”量子卫星这样的项目,让全世界都刮目相看。这次意大利的实验,也给中国的研究团队开了个好头。说不定未来,咱们也能搞出类似的实验,把时间和量子纠缠的秘密挖得更深。

Komentar