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让时间可逆转俄罗斯科学家已成功了

发布日期:2019-06-19 16:50:35 【关闭】
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让时间可逆转俄罗斯科学家已成功了

间似乎每时每刻都在流逝,但齿轮无论正反转动都能够平稳地运转,科学家因此猜想,也许时间机器并不仅仅存在与科幻小说中。近日,俄罗斯物理学家通过量子计算机实现了最小程度的“时间逆转”,这一突破性壮举引发了全球媒体的轰动。在宇宙中,时间的流逝意味着熵值的增加,即热力学第二定律(亦称熵增加定律)。它解释了为什么热咖啡会变凉、为什么破镜难以重圆、以及为什么人类无法制造出第二类永动机。莫斯科物理与技术研究所的量子物理学家Gordey Lesovik 表示,热力学第二定律与时间箭头的方向密切相关,它假定了从过去到未来的单向性。

但俄罗斯科学家进行的最近一项实验表明,在区分过去和未来时,至少在量子尺度上,人类可以做到反转时间。以俄罗斯为首的美俄研究人员试图寻找一种方法来“打破”物理学最基本的法则之一——熵增加定律。

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事实上,物理学中的几乎所有规则都可以逆向运行且仍具有意义。例如,在台球桌上任何两个球之间的单次碰撞,不论正看还是反看其轨迹都是完全一致的。而微观世界中的电子,则更类似于占据空间的信息,最重要的是其行为可以被薛定谔(Schrininger)方程所定义和描述。就好比把台球丢在桌上,通过Schrininger方程你就可以知道这颗球正在某一位置以一定的速度向某个方向移动。

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从某种意义上说,Schrininger方程预测了量子粒子的相同之处。美国阿贡国家实验室的材料科学家Valerii Vinokur 解释道,薛定谔方程式是可逆的。在数学上意味着在一个特定的复共轭变换下,逆向的薛定谔方程描述了一个“模糊”的电子在同一时间段内定位回某一个空间区域的过程。这就好比是台球桌上的白球从终点位置逆向滚回到发球点。从理论上讲,这一过程是可以自发的,但是发生的几率极低。

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俄罗斯科学家将量子计算机中未确定的粒子状态比为“台球”,并用量子计算机将数枚“未确定”的量子比特“发射”出去,在确定的程序下,这些粒子就好比台球一样散落在四面八方。

接着,科学家通过调整量子计算机的某些参数,让散落在四处的粒子重新回到原始位置,就好比是将散落的台球重新排列成金字塔状。结果表明,这一实验的成功率约为85%(基于两个量子比特的实验)。该研究发表于《Scientific Reports》在实践层面上,俄罗斯科学家通过操控Schrininger方程的逆算法可以大幅提高量子计算机的准确性。

同时,这一研究发也第一次撼动了热力学第二定律在科学界至高无上的地位。 虽然这一实验的成功并不意味着“时间机器”的问世,无法让我们重新回到童年,也与现实生活中的“时光倒流”、“时空穿越”有所差异,但在量子尺度上寻找并“颠覆”传统物理定律的方法将有助于我们更好地理解“时间是什么?”,以及“宇宙为什么像时间一样‘流动’”。