北京
如果時間不是宇宙自帶的屬性，而是系統內熵變悄悄畫下的刻度，你會怎么想？這聽上去像哲學囈語，但最近，英國伯明翰大學的一組物理學家用一罐冷到極致的原子，把“時間的涌現”變成了可以觀測的實驗室現象。他們在完全不借助外部時鐘的條件下，只靠系統內部粒子的分布變化，就記錄下了事件發生的先后順序，并且讓時間的流動方向與快慢直接掛鉤于熵——也就是混亂程度——的重新分配。
這個實驗的起點，是一團由24000個超冷原子構成的量子“迷你宇宙”。巴隆蒂尼教授把原子降溫到絕對零度以上僅數十億分之一度，再用兩束頻率不同的激光拉起一道極薄的屏障，把原子云分隔為“明亮區”和“黑暗區”。明亮區會反復膨脹和收縮，就像一個小型宇宙在經歷從大爆炸到大擠壓的循環。整個系統被密封隔離，切斷一切外部計時信號的注入途徑，從根本上杜絕了“用鐘看時間”的可能性。
原子可以在明亮區和黑暗區之間自由遷移，每次進出都會改變系統的粒子分布。研究人員發現，一旦這種分布增加或減少，系統就等效地在時間軸上向前移動；而當分布維持不變時，時間也隨之凍結。巴隆蒂尼將這種現象命名為“熵時間”。它呈現出三個清晰特征：單向流動，形成一條不可逆的“時間箭頭”；能夠正確編排事件先后，即使這個袖珍宇宙自身在膨脹和收縮；流動速度會隨熵的重新分布而加快或減慢。
這個發現呼應了惠勒-德維特方程等量子引力理論中一個耐人尋味的暗示：時間可能并非宇宙的基本構件，而是一個無變化的整體量子態中，不同子系統之間關系的投影。巴隆蒂尼本人也點出了其中的矛盾：在一些理論里時間并不是一個內置特征，但日常經驗卻一遍遍告訴我們時間堅定地從過去邁向未來，這與眾多基本物理定律的時間反演對稱性看似相悖。當方程本身不區分過去與未來時，我們為何會感受到如此頑固的箭頭？他用這個無鐘實驗給出了一條線索——時間或許就是熵增過程中自然浮現的秩序。
一次用超冷原子構建的“無鐘計時”，第一次把抽象的熵時間擺在了測量臺前。這意味著我們可以不再依賴嘀嗒的脈沖去尋找時間，而是從系統內部熵增的腳印里讀出它的流向。這項刊登于《Physical Review Research》的工作，雖然離解開宇宙終極的時間之謎還有很遠，但它提供了一個可重復、可測試的框架，讓量子引力與時間本質的猜想能從數學方程走進實驗室。對于一個糾纏了物理學幾個世紀的問題，哪怕只有一罐原子的如實回答，也足夠讓人興奮。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
