Quantum Search for Time's Source 發(fā)現(xiàn)過去和未來之間沒有區(qū)別

無論我們多么努力，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） 希望能找到時間之河的源頭，他們在無盡的永恒之下，在相當(dāng)于熱量子浴缸的地方尋找它存在的跡象。

不用說，他們沒有找到他們想要的東西，而是確認(rèn)時間向后流動和向前流動一樣容易量子力學(xué)的嗡嗡聲.然而，吸取的教訓(xùn)有朝一日可能會揭示為什么物理學(xué)堅持歷史的存在。

用正確的行話來說，物理學(xué)在時間方面基本上是對稱的。我們可能永遠(yuǎn)不會看到雞蛋開裂或橡樹變回橡子，但是當(dāng)大多數(shù)過程被剝離到其基本規(guī)律時，幾乎沒有規(guī)定方程式的哪一端必須面對過去，哪一端必須面對未來。

這并不是說不乏尋找過去為何被鎖定的線索的地方。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，沒有什么能清楚地解釋為什么時間維度具有如此的凝聚力。

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

他們使用了一種稱為馬爾可夫鏈描述加熱粒子在開放容器中推擠的簡化模型。應(yīng)用馬爾可夫動力學(xué)，其中系統(tǒng)沒有超出現(xiàn)在的記憶，系統(tǒng)內(nèi)的每個新量子態(tài)將僅依賴于單個先前的狀態(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。

無論研究小組在浴缸方程式的哪個位置查看，他們都找不到任何跡象表明時間反轉(zhuǎn)對稱性與量子活動的展開方式不一致，這意味著馬爾可夫系統(tǒng)的“記憶”對過去或未來沒有偏好。

“我們的研究結(jié)果表明，雖然我們的共同經(jīng)驗告訴我們，時間只能朝一個方向移動，但我們只是不知道相反的方向同樣有可能，”說羅科。

如果時間可以在量子層面上來回擺動，那么它肯定不會在我們體驗到的物理學(xué)規(guī)模上。在星空下洗個熱水澡，保證隨著能量流入不斷擴(kuò)大的宇宙而迅速冷卻。

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

如果是這樣，我們對時間單行道的集體體驗可能會在大爆炸的另一面通過第二條途徑，這條途徑也被宇宙膨脹和從量子起點增加的能量帶走，該量子起點可以像記住過去一樣容易地記住未來。

這項研究發(fā)表在科學(xué)報告.

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