澳科學家通過激光實驗證明時光可以倒流

來源:新浪科技    關鍵詞:激光技術, 時光倒流,    發布時間:2019-10-12

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英國倫敦圣潘克拉斯國際火車站的時鐘。最新研究表明,在量子能級,未來事件可能會影響過去的事件。這是科學家最近在量子力學領域觀測到的怪異現象。

研究團隊成員安德魯-特魯斯特科特教授(左)和羅曼-卡基莫夫博士正在利用激光改進“雙縫實驗”。他們發射高速氦原子,讓其穿過第一道激光光柵,并測量如果第二道光柵出現的話,氦原子狀態是否發生變化。

在標準的“雙縫實驗”中,光子穿過單一狹縫時,其行為呈現粒子特征(上圖);當第二條狹縫引入時,它就會產生干涉光帶,這是光子以波的形式前進的典型現象(下圖)。

北京時間6月11日消息,據國外媒體報道,在現代物理學中,有一條核心原則,那就是光線只能以一種方向前進,即只能是過去影響著未來,而未來不可能影響過去。但是,澳大利亞國立大學科學家近日通過實驗發現,在量子能級,這一核心原則可能會不起作用。研究人員認為,這意味著未來的事件可以影響已經發生過的事件,即時光可以前進,也可以倒流。

澳大利亞國立大學研究團隊對量子力學中粒子的奇怪行為進行了深入研究。在量子世界,一個移動的物體可能同時以兩種狀態存在,即粒子和波。但是,我們不可能同時看到兩種狀態下的它們。這是因為當科學家試圖觀測可見光子或快速移動的原子時,它們或以粒子、或以波的形式出現。

不過,在研究團隊最近實施的實驗中,科學家們發現了一種奇怪的現象。當他們試圖觀測一個原子以確定他們看到的究竟是以波的形式存在還是以粒子的形式存在時,奇觀的現象發生了。研究團隊負責人、澳大利亞國立大學物理學家安德魯-特魯斯特科特介紹說,“在量子能級,如果你沒有在看它,實體并不存在。這些原子并沒有從A處移到B處。只有在旅程結束對它們進行觀測時,它們的波狀或粒子狀行為才會出現。”

科學家們的研究成果發表于《自然物理學》期刊之上。他們的實驗是建立于著名量子物理學家約翰-惠勒于1978年提出的理論思想之上,即“延遲選擇思想實驗”。“延遲選擇思想實驗”其實是“雙縫實驗”的改進版,即光線穿過幕墻上的狹縫。當一束光線穿過一條狹縫照射到后面的墻壁上時,光子似乎顯現出粒子行為。當引入第二條狹縫時,就會顯現出干涉光帶,光子似乎又呈現波動性質。約翰-惠勒建議在第一面幕墻后面增加第二面帶有狹縫的幕墻,目的是想看一看光線穿過兩個幕墻時狀態是否能夠保持穩定。但是,到目前為止,這項實驗似乎不太可能完成。

澳大利亞國立大學研究團隊對約翰-惠勒的思想稍加改動,讓實驗成為可能。他們沒有利用光子,而是采用氦原子,讓其穿過由激光束形成的光柵,而不是穿過物理幕墻。這樣,當高速飛行的原子穿過第二道關時,研究人員就可以精準地觀測到它究竟發生了什么。研究人員發現,如果沒有第二道光柵,原子就沿著一條單一線路前進,行為與粒子一樣。但當兩道光柵都存在時,原子就會沿多條線路前進,有些像波的行為方式。

在第二道光柵引入之前,研究人員對氦原子穿越第一道光柵的線路進行了測量。實驗發現,尚未引入但有可能引入的第二道光柵對粒子的狀態產生了影響。安德魯解釋說,“這表明,如果氦原子真的沿著一條特定的路線,接下來未來的測量結果就會影響原子的線路。”研究人員認為,這表明未來事件正在影響著原子的過去。

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