粒子尺度上「回到過去」正走向現實,量子世界中時間旅行早已無處不在?

2024-12-02     董寬楓     反饋
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時間旅行是科幻小說的永恆主題之一,也是人類迄今尚未實現的一個夢想。在量子科學研究中,科學家正嘗試在最微小的尺度上實現時間循環,通過量子糾纏將粒子或粒子所攜帶的信息傳遞到過去。

經過30多年努力,科學家已有所突破。雖然人類穿越到過去幾乎沒有可能,但哪怕是現有探索,也將促進量子計算、量子測量等領域的技術發展,甚至還將推動量子領域的理論研究。

——編者

當美國麻省理工學院物理學家賽斯·勞埃德首次提出量子時間循環理論時,他沒有料到自己會收到無數自稱是「時間旅行者」的人發來的「求助」郵件。他開玩笑說,如果時間可以倒流,他可能就不會這麼做了。

遺憾的是,勞埃德無法回到過去。雖然沒有人會回到過去,但粒子也許可以。

理論上,物理學家們早已假設過通往過去的時間循環。但由於這一設想存在諸多不切實際的難題和悖論,它一直被認為是不可能的。現在,勞埃德和他的同行們已經開始證明,在量子領域,這些通往過去的時間循環不僅在理論層面是可能的,甚至在實驗層面也是可行的。換句話說,我們很快可以嘗試把粒子送回到過去。

如果實驗成功,即使不能讓人回到過去,我們也有可能將消息,至少是量子信號送回過去。更重要的是,研究這一現象將帶我們深入了解因果關係的本質、量子理論的含義,以及我們怎樣才可能發展出一個更全面的、抓住現實本質的新理論。

利用量子糾纏

操控時間循環

理論上,創造大尺度通往過去的路,需要黑洞這樣的龐然大物讓時空彎曲到自我閉合,這顯然難以在實驗室實現。或許,在實驗室中可通過量子糾纏,在粒子尺度上把信息發送回過去

在物理學中,時間循環更恰當的名稱是「封閉類時曲線」(CTC),最早出現在愛因斯坦的廣義相對論中,該理論認為時空可以彎曲。

理論上,如果能讓時空足夠彎曲,它就會自我閉合,從而形成通往過去的路。唯一的問題是,要產生如此大幅度的時空彎曲,需要質量極大的物體以非常快的速度旋轉。現實中,可能只有黑洞能滿足條件——而這顯然不是我們在實驗室里能造出來的。
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