@ 2017.04.18 , 11:00
34

在量子级别上实现时光倒流

[-]
时间为什么只能前进不能倒退,这是科学界的一个未解之谜。现在科学家们使用“量子时光镜”,可以在非常小的量子尺度上逆转时间。研究人员表示,这种现象已经得到证实,在未来的某一天可以帮助量子计算机之类的机器自我检查错误。

“啊!要是时间能够倒流,我们能够把昨天召唤回来”,莎士比亚话剧《理查二世》中萨里斯伯雷伯爵那徒劳的恳求让人印象深刻,因为观众们知道时间马不停蹄地向前行进,而不会倒退。

然而,目前用于描述宇宙的物理学基本定律,从量子力学到广义相对论,无论时间箭头的指向如何,它们都是成立的。19世纪的奥地利科学家Josef Loschmidt提出了这样一个难题:为什么时间理论上是可以双向流动的,但实际上只能表现为单向流动。这也被称为洛施密特悖论。

牛奶不会将自己从咖啡中分离出来,煎蛋不会变回鸡蛋,打碎的花瓶也不会自动复原。根据19世纪奥地利物理学家Ludwig Boltzmann对热力学第二定律的解释,任何孤立系统都有朝着无序状态发展的趋势。也就是说,事物将分崩离析。

尽管如此,Loschmidt依然坚持有可能从本质上扭转时间,想象一下,有一个守护神,他可以让所有的粒子停下,并反向它们的速度,让粒子回到原来的地方。

多年以来,科学家们创造了很多版本的Loschmidt守护神。例如,1950年,研究人员利用无线电波脉冲成功地逆转了原子核旋转的方式,使它们变回了原来的状态。这些自旋回波如今成为了核磁共振成像这类扫描技术的核心科技。

以前,科学家们也为声波、电磁波还有水波创造了“时光镜”。这些镜子通常是天线或者麦克风阵列,它们记录入射波并将其反向版本送回发射源。

然而,德国雷根斯堡大学的凝聚体物理学家Klaus Richter说,能在奇幻的量子物理领域工作的时光镜不太可能存在,因为物质和能量都像幽灵一般。比如,粒子可以同时存在于两个地方,或者同时向两个方向旋转。之前的时光镜只是记录信号,但是量子现象是十分脆弱的,它会受到观测行为的影响。
[-]
石墨烯因其优秀的性能,近年来受到很多研究的青睐。Richter和他的同事设计了一个用石墨烯薄片实现的量子时光镜。在量子物理学中,粒子有时会显示出波动性。在石墨烯的晶格当中,电荷可以以波的形式传播,这些电荷中,负电荷以电子的形式存在,正电荷以空穴的形式存在。

在石墨烯中,电子和空穴移动速度相同,方向相反。Richter表示,它们行为的相反性令石墨烯成为了制作时光镜的理想材料。

研究人员计算得出,向石墨烯发射一个激光脉冲可以瞬间触发“极性反转”——电子变成空穴,空穴变为电子。这种反转行为可以令粒子回到过去。研究人员可以用现有技术制作出这样的量子时光镜。

虽然这项工作不是为了测试时间逆转的极限,但是当实验的不足之处被逐一克服,它的限制就会自动显现出来。阿根廷科尔多瓦国立大学的量子物理学家Horaclo Pastawsk指出,一旦系统变得复杂和混乱,时间逆转将不会发生。

Richter强调,这个量子时光镜只适用于隔绝环境扰动的微小系统中。“想要在人身上实现时间倒流是不可能的。然而,探究能够实现时光倒流的最大系统是多大,是这项研究的发展前景。

科学家还可以使用其它材料来设计量子时光镜,例如内部绝缘而表面导电的拓扑绝缘体,Richter说:“关于石墨烯的研究已经十分成熟,科学家现在可以制作超净石墨烯,这样时光镜就能变得非常干净。”

Richter表示量子时光镜将来可以在量子计算机等设备中进行探测活动。新西兰奥克兰州梅西大学的理论物理学家Joshua Bodyfelt指出,这项技术的另一个可能应用是编码秘密信息,我们可以在数据脉冲中将数据编码,经过传输后,利用时间倒流得到原始数据。

本文译自 insidescience,由译者 bakako 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.5
赞一个 (15)

TOTAL COMMENTS: 34+1

  1. 3425697

    此楼禁止膜蛤

  2. 心已碎
    @9 months ago
    3425700

    这么说、蚁人是可以回到过去的、只要他足够小

  3. 3425701

    每个字都看得懂系列

  4. 生活是
    @9 months ago
    3425703

    录像机么。。。

  5. 3425705

    时间其实已经反向过几次了。但是因为人的记忆也回去了所以没人发现。

  6. 3425706

    El psy congroo

  7. 匿名的王小虎
    @9 months ago
    3425707

    我觉得时光倒流不是不可能,只是需要巨大的能量,现在还没有能力产生或者控制这种能量

  8. 匿名的王小虎
    @9 months ago
    3425710

    可能是需要巨大的能量,现在还不能产生或者控制这么大的能量

  9. 抽象派
    @9 months ago
    3425717

    万能的石墨烯

  10. 零下伊度
    @9 months ago
    3425722

    人生就是不断的出生-死亡-时光倒流-出生-死亡 的过程,你此时此刻在这里貌似是个极小概率的意外事件,实际却是宇宙的必然而且无限重复的事件。

  11. 类物质
    @9 months ago
    3425726

    煎蛋不会变回鸡蛋

  12. 张爱卷
    @9 months ago
    3425752

    那么说我们怎么没有感觉到你们那次实现的极短的时间倒流?这个时间如果只对你们倒流,那你们应该只是做了个梦

  13. 3425776

    对啊,说不定自然界其实一直都有时光倒流,然而人脑和现有技术都无法发现?

  14. 3425777

    其实不是时间倒流,是让粒子的某种属性回到前一时刻的状态

  15. 3425795

    弯的也能变成直的么

  16. 3425814

    @懒癌: 无法被任何方式察觉到,也即是等于不存在。

  17. 成步堂龙叔
    @9 months ago
    3425826

    也许在另一个空间所有的一切都是倒放的 死是起点 生才是终点

  18. 3425827

    我们可以模拟时间倒流,但是做不到“真正的”时间倒流

  19. 3425839

    如果用这技术做出量子存储器,保存过的信息可以随时删除,需要读取什么信息,只要回溯到某个时间段,也就是说相当于无限大的存储空间!行否?

  20. 3425861

    有一天我喝水以后感觉非常口渴了

  21. Alixsander
    @9 months ago
    3425903

    然而煎蛋可以变成超载鸡啊

  22. 3425912

    @l: 只能变成麻花

  23. 呵呵😄
    @9 months ago
    3425915

    时间也许一直都是反着走,或者可能一会前进一会儿后退。
    不过人的认识都是基于时间一直向前流动这点上。
    所以我们就像二维世界中的点无法感觉到三维世界的高一样。
    所以穿越时间的前提条件就是能不能跳出自己的时间流。自己不动时间流动就能穿越时间了。
    而如果跳出了时间流。那么这个时间流里的规则就不在适用于我们自己。
    所以时间暂停系列是可行的啊兄弟们。

  24. 呵呵😄
    @9 months ago
    3425920

    为什么发不出评论了呢?

  25. 3425956

    煎蛋不会变成鸡蛋,但是可以孵化出超载鸡!

  26. 左手烟
    @9 months ago
    3425992

    所以这文章的意思是时光倒流是成为不了现实的事情了呗

  27. wxd9321
    @9 months ago
    3425997

    @呵呵😄: 唔 怎么说呢 如果时间暂停了的话 你也暂停了呀 你怎么感知到暂停没呢 时间倒退也一样会消除过去的记忆 所以只能觉得时间一直在往前走把 你是这个意思把 那么如何才能让自己跳出全局时间变量成为一个单独的时间变量呢这个问题解决不了 时间暂停系列还是不可行 而且你确定时间暂停时能移动物质么

  28. 3426108

    煎蛋网变鸡蛋网

  29. 3426117

    库洛牌!快变回你原来的样子!

  30. 程序员吗代码
    @9 months ago
    3426120

    玩着上古辐射时,暂停一下,重载存档,NPC永远也不会知道,他永远也不知道自己死过几次

  31. 3426132

    @y: 爱因斯坦一些理论,证明一些粒子,当时设备不行,没有证明出来,那就说明它不存在?就好像现在的上帝粒子

  32. 放弃出现
    @9 months ago
    3426353

    时间不存在 更谈不上有什么”时间”可以”逆行” 不是”变回”那个样子 而是新”变成”了那个样子(不过是”恰巧”和之前的”一样”了)
    人的”记忆” 和所谓的”时间” 根本就是两种不同的东西

  33. 流河旱树
    @9 months ago
    3426413

    数学可以证明这叫时光倒流吗?

  34. 香港记者
    @9 months ago
    3427050

    我把弹簧压缩,然后它就复原了,这叫时光倒流?

发表评论


24H最赞