新量子實驗奇特!竟疑似關聯時間旅行
量子力學:這是科學領域,在這兒 沒什麼是正常的 ,一切似乎都 動搖了我們對現實的共同理解的根基 。儘管如此,我們這些普通人仍在繼續前行。
不過,那些以敢於直視深淵並探尋其神秘奧秘爲傲的量子物理學家,剛剛又發現了另一個令人費解的現象,能讓你的腦子‘宕機’:‘負時間’。
正如 一項尚未經過同行評審的研究 所詳述的,被《科學美國人》 報道,一組研究人員稱,他們觀察到光子因所謂的原子激發而呈現出這種怪異的時間行爲。
正如 《科學美國人》 所解釋的,實質上發生的情況是,當光子射向一團原子時,它們貌似在 進入之前 就離開了介質。相信我們,我們跟你一樣迷糊。
“負時間延遲或許看起來有些矛盾,但它所指的是,倘若你打造一個‘量子’時鐘來衡量原子處於激發態的時長,在某些情形下,時鐘指針會朝後移動而非向前,”多倫多大學的約西亞·辛克萊(Josiah Sinclair)向該雜誌表示,他早期的實驗爲這項研究奠定了基礎,不過他並未直接參與。
光子——構成我們所知曉的可見光的無質量粒子——能夠被其穿過的原子所吸收。當這種情況出現時,它們所攜帶的能量會致使原子的電子躍遷至更高的能量狀態。這就是我們之前提到的原子激發。
但原子也能夠去激發,迴歸基態。其中一種情形是能量以光子的形式再度發射。對於觀察者來說,這看起來就像穿過介質的光被延遲了。
據研究人員所說,他們很震驚,對於在這種延遲期間單個光子實際的情況,竟然沒有“專家共識”。
“當時,我們都不確定答案到底是什麼,而且我們覺得像這樣一個關於如此基礎事物的基本問題,應該是很容易回答的。”
所以,跟任何優秀的科學家一樣,他們開展了一系列實驗。
在這些研究中,光子脈衝被射向接近絕對零度的原子雲。而奇怪的現象就出現在這裡:在光子未被吸收而通過的情況下,他們發現超冷原子被激發的時長恰好與它們實際吸收光子時的時長相同。
相反,在光子被吸收的情況下,它們會即刻被重新發射,或者趕在超冷原子去激發之前。
這裡並沒有違反任何物理定律。實際情況是,當光子激發原子時——或者換句話說,當它們應該被原子吸收時——它們以某種方式穿過原子雲的速度要比原子未受影響時快。由於光子不攜帶信息,因果關係仍然完好無損,《科學美國人》指出。
但量子層面所涉及的內在不確定性讓整個過程充滿神秘色彩。也就是說,存在“疊加”這一現象,其中像光子這樣的量子粒子可以同時處於兩種不同的狀態。對於測量它們何時進入及離開介質的探測器而言,這意味着光子既可以產生正值,也可以產生負值。從而出現負時間的情況。
研究人員表示,這並未改變我們對於時間的理解。另一方面,他們在研究中寫道,至少就光學領域而言,負時間對於光子的傳輸確實具有“比通常所認爲的要多的物理意義”。