走进科学
在这个微小空间里，时间似乎倒流了
Credit: 锐景创意
人人都知道，时间只能前进，不可倒退。然而，物理学家总是难以证明这点。如今，研究人员采用氯仿和丙酮的混合物，创造出让时间看似倒流的情况。不过，该研究无法让我们重返过去，见识恐龙的面貌。但它也许能够解释，为什么宇宙的时间只能朝一个方向流动。
从直觉上看，时间非常简单。举例而言，我们能够记住过去，但却无法记得未来。然而，当我们将事物分解为更简单的法则时，却找不到“因在先、果在后”的明确原因。既然我们能够翻转用来描述粒子运动和相互作用的方程式，那么时间为什么不能来回流动呢？
其中一条线索隐藏在“熵”里。在封闭系统(如宇宙)内，物质会从有序状态变成无序状态。举个例子，将一盆热水放在寒冷的屋子里，你不能指望水变得更热、屋子变得更冷。哪怕热力学无法确切解释为何存在“时间”这个东西，我们依然可以从这个角度进行探究。
多项实验表明，哪怕在量子水平上，粒子的行为通常也取决于初始状态。换句话说，它们随着时间向前运动。这个普遍原理是否存在局限性？从这项新实验的结果看来，答案是肯定的。
氯仿，即三氯甲烷，由1个碳原子、1个氢原子、3个氯原子构成。研究人员将氯仿悬浮在丙酮中，并用强磁场使碳、氢原子的原子核排成一列，然后操纵它们的旋转动量。他们用核磁共振缓慢加热原子核，“监听”它们的行为表现。
根据时间法则，一个原子核受热后，会将它的随机运动传递给温度较低的粒子，直到双方温度一致。我们能够从它们各自的能态中辨认出这点。在通常情况下，事实确实如此。但研究人员发现了一个非常有趣的例外情况。当粒子相互关联(类似于弱版的量子纠缠)时，两者的能量共享便会产生显著变化——受热的氢原子变得更热，而碳原子变得更冷。换句话说，在这个微小的空间里，等价于时间倒流的热力学现象发生了。
这项实验同时涉及到量子力学和热力学。目前，物理学家正在试图研究这个全新的领域。我们通过这项实验得知，在粒子水平上，在运用量子物理的法则时，热量能够以奇特的方式进行传输，这将来也许能够应用于技术中。
本文译自 sciencealert，由 蛋花 编辑发布。
原作者：MIKE MCRAE