也许时间才是最后的边界——时间实际上可以倒流物理学家

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一篇新的论文表明，时间实际上可以向前和向后流动。
微观系统可以自然地向低熵方向进化，这意味着它们可以回到先前的状态。
人类无法在量子水平上感知这些微观现象。
牛顿描绘的全球时钟滴答滴答的景象，或多或少概括了我们对时间的理解:时间之箭只会向前移动，无情地剥夺了我们重温过去的机会。

但并不是每个人都认为这是理所当然的，阿尔伯特·爱因斯坦证明了这一点，他1905年的狭义相对论指出，时间是一个相对于观察者运动的错觉。今天，物理学家，比如朱利安·巴伯，他写了一本关于时间错觉的书，说变化是真实的，但时间不是;时间只是变化的反映。
就在上周，一组物理学家发表了一篇新论文，表明量子系统可以在时间上向前和向后移动。
要理解为什么科学家们之前已经确定时间只知道一个方向，我们需要检验热力学第二定律。它指出，在一个封闭系统内，系统的熵(即，系统内无序和随机的度量)保持不变或增加。如果我们的宇宙是一个封闭的循环，像一个球一样蜷缩着，它的熵永远不会减少，这意味着宇宙永远不会回到一个更早的点。但如果时间之箭观察的是熵变化很小的现象呢?
“以容器中的气体为例， ”布里斯托尔大学的博士后研究员茱莉亚·鲁比诺说， \"让我们假设一开始，气体只占据容器的一半。然后想象一下，我们移除将气体限制在容器一半范围内的阀门，这样气体就可以在整个容器内自由膨胀。 ”

粒子将开始在整个容器内自由移动。随着时间的推移，气体将占据整个容器。 Rubino说:“原则上，气体在某一时刻自然返回并占据容器一半的可能性是非零的，只是组成气体的粒子数量越多，这种可能性就越小。 ”如果只有三个气体粒子，而不是一个巨大数量的气体(由数十亿个粒子组成) ，那么这几个粒子就有可能再次回到它们最初出发的地方。 “热力学第二定律是一个统计定律， ”鲁比诺说。 “在宏观系统中，平均来说是这样的。在微观系统中，我们可能会看到系统自然地向低熵状态进化。 ”
根据量子叠加原理，单个单位(例如光)可以同时以两种状态存在，既可以是波，也可以是粒子，根据你要测试的内容显示为一种或另一种。鲁比诺的团队研究了一种量子叠加态，这种态在时间上既向前又向后发展。测量结果显示，通常情况下，系统会随着时间向前移动。但对于小的熵变，系统实际上可以在时间上继续向前和向后进化。
【也许时间才是最后的边界——时间实际上可以倒流】
那么，这些复杂的物理概念如何转化为实际的人类体验呢?是时候开始收拾行李回去旅行了吗?不要着急。
“我们人类是宏观系统。我们无法感知这些时间进化的量子叠加， ”Rubino说。对我们来说，时间确实在前进。在最基本的层面上，世界是由量子系统(可以向前和向后移动)组成的。对如何在这些基本成分的层面上描述时间流有更深的理解，可以让我们制定更精确的理论来描述它们，最终，对我们居住的世界的物理现象有更深的理解。 ”
然而，并不是每个人都同意宏观和微观之间的区别是明确的。克莱姆森大学物理和天文学系的助理教授波迪拉说，多粒子统计与单粒子统计相比，是描述事物的一种更准确的方式。即使是单个粒子也有自己独特的微观状态。波迪拉认为，在我们探索理解时间的过程中，我们把方程式放在了物理现实之前——而忽略了这一点。
他说:“将时间之箭与熵或量子力学系统崩溃联系起来不是正式的表述，而是易于使用的流行方法。 ”即使时间向前发展本身也不是一个公理，而是天体物理学家阿瑟·爱丁顿在1927年创造并推广的一个理论。 “使用这些想法并不意味着它们就是事实。当我们忘记了真正的、潜在的物理(普遍接受的公理) ，我们就会想到各种疯狂的事情， ”波迪拉说。
所以，也许时间(而不是空间)才是最后的边界，尽管深受喜爱的詹姆斯·t·柯克船长在每一集《星际迷航》的开头都反复强调了这一点。或者，也许是时空，空间和时间融合成一个相互交织的连续统一体。自从爱因斯坦阐明了他的相对论，我们就不再把空间看作是三维的，把时间看作是一维的。时间成为描述空间和时间的四维向量的第四个元素。这是一个统一的、动态的实体，我们仍在为之挠头。

也许时间才是最后的边界——时间实际上可以倒流

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