概述
时间倒流一直被认为是科幻小说中的一项强大技术,但是科学家们认为,实际上,这种神奇的技术很可能不存在,因为根据热力学定律,时间只会沿一个方向移动。因为宇宙中存在一种叫做“熵”的存在。这种物质的存在只会增加,而熵的增加在发生之后是无法追溯的。
所以时间似乎是不可逆转的,小男孩长大了,他的青春无法追溯。茶杯会破裂,但不会自发重组。宇宙的这种残酷和不变的性质被称为“时间之箭”,从根本上说,这是热力学第二定律的结果。热力学第二定律规定,随着时间的流逝,系统趋于变得更加混乱。但是最近,一项突破性的研究表明,时间似乎在逆转!这在科学家中引起了汹涌的浪潮,完全颠覆了对时间的认知!该研究表明,来自美国和俄罗斯的研究人员专门对时间箭头进行了微调,至少对于亚原子粒子而言。
在这项历史性研究中,科学家使用了由两个量子粒子组成的非常小的量子计算机来操纵时间箭头。我们知道,在亚原子尺度上,量子力学的奇异规则占主导地位,物理学家通过称为波函数的数学结构描述了系统的状态。此函数表示系统可能处于的所有可能状态。即使对于粒子,它可能处于的所有可能位置以及系统在任何给定时间处于这些状态的概率。通常来说,波动函数会随着时间扩展,如果您等待一个小时,粒子的可能位置可能会比等待5分钟远。科学家的操作是强制取消波动函数的传播,就像将溢出的牛奶放回瓶中一样,这正是研究人员在此新实验中所做的。伊利诺伊州阿贡国家实验室的物理学家兼首席研究员瓦莱里·维努科(Valery Vinokul)惊讶地表示,这种情况基本上不可能单独发生。就像那句话一样,如果给猴子一台打字机和很多时间,他可能会写莎士比亚。但是换句话说,这在技术上是可能的,但也是不可能的。
那么科学家如何使不可能的事情发生呢?悉尼大学物理学教授斯蒂芬·巴特利特(Stephen Bartlett)说,焦点实际上是两个字。为了使茶杯中的碎块重新聚在一起,您确实需要很多控制。在执行此操作之前,您必须对系统进行大量控制...并且量子计算机可以为我们提供对模拟量子系统的强大控制。据了解,研究人员使用量子计算机来模拟单个粒子,其波函数像池塘中的涟漪一样随时间传播。然后,他们在量子计算机中编写了一种算法,该算法可以逆转波动函数每个分量的时间演化,从本质上将波纹拉回到产生波纹的粒子中。整个过程持续了大约一秒钟的时间。时间。他们在没有增加熵的情况下完成了这一壮举,也没有增加宇宙其他部分的混乱,这似乎违反了时间之箭。
这是否意味着研究人员已经创建了时间机器?他们违反了物理定律吗?这两个问题的答案是否定的。热力学第二定律说,宇宙的阶数必须随时间下降,但是在非常特殊的情况下,它不会永远保持不变。这个实验足够小,足够短并且可以控制,以至于宇宙既没有获得能量也没有失去能量。科学家说,一旦创建了源,将波传回源就变得非常复杂,但是我们看到,在非常简单的情况下,这在量子世界中是可能的。换句话说,当他们使用量子计算机赋予他们的控制来消除时间的影响时,这是可能的。在实验中运行该程序后,系统有85%的时间返回到其原始状态。但是,当引入第三个量子位时,成功的机会仅为50%。研究人员说,系统的复杂性可能使第三个量子比特增加了太多,使量子计算机更难于保持对系统各个方面的控制。没有这种控制,熵就无法控制,因此时间反转是不完善的。 Vinoku说,尽管如此,这项研究为物理学的基础做出了很好的贡献。这证明了量子计算机可以使我们模拟现实世界中不应发生的事情。他们的下一个目标是更大的系统和更大的量子计算机。
最后
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