科學家光子實驗證明 或許時間根本不存在

　　“死亡”，“結婚”，“出生”。將這些詞語排列成人的一生一點兒也不費勁。這要感謝存在于我們大腦中的時空感，它簡單明了：墳墓總是要排在子宮之后，不會出現(xiàn)其它情況。

　　但是在基本層面上，時間的起源是一個謎。“這是科學前沿最深奧的一個問題，但是當我們質(zhì)問‘時間是什么?它從何而來?’時，其含義是含混不清的，”新澤西普林斯頓高級研究院(IAS)的物理學家尼馬·阿爾坎尼·哈米德(NimaArkaniHamed)這樣說，“因為我們無法想像沒有時間的世界和沒有時間的物理學，僅此而已。”

　　與擔心失去時間而給我們帶來的困惑相伴而來的，卻是越來越多的相反證據(jù)。這些證據(jù)表明，在大多數(shù)基本層面的現(xiàn)實中，時間是一種假象。而更為奇特的是，實驗室中的激光測試，以及我們在超弦理論——這個認為粒子是由微小能量線組成的理論框架認知方面的進展正在指出，時間實際上并不存在。

　　佩奇和沃特斯提出的這個基于量子糾纏的理論草圖認為宇宙對于外部觀察者來說可能是靜態(tài)的，這一想法看上去似乎沒有辦法來證明。但是2013年，吉諾維斯和他同事在實驗室中進行了一項測試實驗，他們至少在實驗室環(huán)境中創(chuàng)造出了一個僅由兩個光子組成的微型宇宙模型。這一實驗想要證明的是，存在一種外部觀察不變而內(nèi)部處于演化中的量子狀態(tài)是可能的。

　　為了做這個實驗，吉諾維斯需要監(jiān)視光子的極化狀態(tài)——它們顫動的方向。如果一個極化的粒子能夠以一個恒定的速度旋轉，那么它在某一時刻的位置就可以在時間間隔上作出標記，這就像時鐘上的秒針一樣。兩個糾纏在一起的光子極化狀態(tài)是相反的。在瞬間，如果其中一個的極化狀態(tài)是上下移動，那么另一個就會是左右顫動。

　　“我們看到的是宇宙的開始，時間的概念在此毫無意義。”

　　為了讓他們的光子“秒針”開始走動，小組決定讓它們通過石英板，使它們極化并開始旋轉。旋轉的值與它們通過石英板的實際時間有關，這使物理學家們有了能夠測量時間的方法。他們將這一實驗做了許多次，每一次都在不同的時刻停止，并測量其中一個光子的極化狀態(tài)。“通過對第一個‘時鐘’光子的測量，我們就與之糾纏在了一起，”吉諾維斯說。“這意味著我們成為了那個宇宙的一部分，并且可以由此獲知另一個粒子的變化。”基于這一能力，小組確認，當測量其中一個光子時，另一個光子就會發(fā)生變化。這和沃特斯和佩奇所認為的，假如測量宇宙的一部分，那么就另一部分宇宙就會發(fā)生演化是相同的道理。

　　當然，吉諾維斯仍然需要驗證這個假說的第二部分：把這一對處于糾纏態(tài)的粒子作為一個整體從外部來觀察時，它應該是靜態(tài)的。在這部分實驗中，小組站在了宇宙外“超級觀察者”的角度。外部觀察者不可能看到兩個光子中任意一個的單獨狀態(tài)，因為如果這么做了，他就會和這兩個光子糾纏在一起，并成為一個內(nèi)部觀察者。因此觀察者只能夠測量這對光子的聯(lián)合狀態(tài)。小組將這一測試進行了許多次，并停止在不同的點。他們將這兩個光子視為一個聯(lián)合的整體并測量它們的聯(lián)合極化狀態(tài)。每一次他們都能確認這兩個糾纏在一起的光子的極化狀態(tài)都相同，但方式各不相同。無論過去多久，這兩個光子表現(xiàn)得非常平靜并且像是一個整體。因此這個迷你宇宙從外界觀察是靜態(tài)并且完全沒有變化的。這證明了惠勒和德維特發(fā)現(xiàn)的所謂“時間問題”，可以通過假設時間是量子糾纏產(chǎn)物來解決。