物理学家通过数学模型发现，量子环境会限制时间倒流的范围，系统倒流的时间极限仅约1飞秒，即一千万亿分之一秒。
在我们日常的直觉中，时间的流逝总是均匀且不可逆转的。爱因斯坦的相对论虽然允许时间弹性变化，比如在强重力场中或者以近光速运动时，时间会变慢，但时间的流动方向依然只有向前。然而，当人们将目光投向量子力学的奇妙世界时，一种全新的可能性浮出水面，那就是时间不仅能变慢，甚至在理论上能够倒流。
那么，如果时间真的倒流，会发生什么？最近一项数学探索得出了令人惊讶的答案：量子环境本身对时间能够倒流的程度设定了极为严格的限制，这个时间窗口短得超乎想象。对于最简单的物理模型，时间实际倒流的极限仅有一飞秒，也就是一千万亿分之一秒。
这项研究源于1990年提出的量子时间平移机器构想。该构想利用量子叠加态的特性，让一个系统同时处于重力场强弱不同的两个位置。在重力较强的分支中时间过得慢，在重力较弱的分支中时间过得快。当两个分支重新汇合发生干涉时，物理学家通过一种被称为后选择的操作筛选特定干涉结果，就能让系统表现得好像经历了负时间，即时间在倒流。
时隔36年后，物理学家重新审视这一理论，试图探究负时间究竟能倒流多久。由于该设想仍停留在理论层面，研究人员设计了一个巧妙的衰变逆转实验模型来验证时间倒流。当原子吸收能量后会进入激发态，随后会通过自发辐射释放光子并回到基态，这种过程通常是不可逆的。假设在一个封闭容器中有100个激发态原子，随着时间推移衰变到只剩80个。如果将这个系统送入理论上的时间机器，且激发的原子数量重新增加到80个以上，就意味着衰变过程被成功逆转，时间确实发生了倒流。
然而，严酷的物理现实随之浮现。即便在完全密封的容器中，原子释放光子时也会与周围的电磁场发生相互作用，在环境中留下痕迹。要逆转衰变，系统必须保持量子相干性以产生干涉，但这个相干窗口在光学体系中仅能维持约1飞秒。一旦超过这个时间，环境就会记录下过多关于光子发射的信息，导致时间逆转无法实现。因此，限制时间倒流的不是时间本身，而是环境对光的记忆。
这种时间倒流现象并不违背热力学第二定律。热力学第二定律规定孤立系统的总熵不可减少，但时间倒流是通过后选择筛选出的极少数罕见结果。当把所有可能的结果综合考虑时，整个系统的总熵依然在增加。这项研究深刻揭示了时间之箭的成因，自然界许多基本物理方程在时间正向和逆向演化上完全对称，而正是系统与环境的相互作用创造了不可逆的过程，时间之箭恰恰产生于量子时间机器停止运作的地方。
原文：https://www.sciencealert.com/physicists-find-a-mathematical-limit-to-making-time-run-backward