最近一项物理学实验直接颠覆了我们对时间的认知。英国伯明翰大学的一位物理学家在实验室里造出了一个迷你宇宙,结果发现时间居然是从系统内部自己"长"出来的,根本不需要外部的时钟。这个实验要是真的坐实了,那我们对宇宙的理解恐怕得整个改写。
做这个实验的是伯明翰大学的实验物理学家乔瓦尼·巴龙蒂尼,相关研究已经在今年六月十一号发表在了《物理评论研究》期刊上。他想解答的是一个困扰了人类几千年的老问题:时间到底是从哪来的?
说出来可能很多人不信,现在有不少物理理论认为,整个宇宙从整体上看其实是静态的,时间本就不该存在。既然宇宙外面什么都没有,也没有东西在影响它,那我们感受到的时间流动到底是怎么回事?
巴龙蒂尼想验证一个大胆的猜想:时间根本不是现实世界自带的基础配料,而是宇宙内部各种事物相互作用之后产生的结果。说白了,时间不是写在宇宙规则里的,而是自己涌现出来的。
为了验证时间能不能在没有外部时钟的情况下自然出现,他干脆在实验室里造了一个迷你版的小宇宙。
他用的是玻色-爱因斯坦凝聚态,这是一种只有在接近绝对零度的时候才会出现的特殊物质状态。在极端低温的条件下,几千个单独的原子会慢到几乎停下来,最后全部合成一个整体,表现得就像一个超大的量子粒子一样。
接下来就是最巧妙的设计了。巴龙蒂尼把这团凝聚态关在一个陷阱里,然后用一道薄薄的激光屏障从中间切成两半。他只盯着其中一半看,把这一半叫做"亮区",另一半则故意不去观测,叫做"暗区"。
然后他就发现,原子会自然地在屏障两边来回流动,时不时就会翻过屏障跑到对面去。他把原子大量涌入亮区的那个瞬间叫做"大爆炸",原子又全部流回去的时候就叫"大挤压",完美模拟了我们宇宙从诞生到收缩的整个周期。
最关键的一步来了:整个实验过程中,他完全不用实验室的外部时钟来计时,而是想看看这个迷你宇宙自己能不能产生时间。他用了一种叫"熵时间"的概念,说白了就是测量系统的混乱程度,具体看的就是有多少熵在系统的两半之间流动。
结果真的成了。只要追踪这个内部的混乱度变化,就能完美地把所有事件按先后顺序排好,根本不需要外面的时钟。
更神奇的是,巴龙蒂尼还亲眼看到了时间加速、减速甚至完全停下来的现象。当原子快速穿过屏障的时候,时间就变快了;当流动慢下来,时间也跟着变慢;要是原子彻底不动了,整个系统完全静止,那时间也就相当于停住了。
用他自己接受《生命科学》采访时的话说就是,时间是快是慢还是停,完全取决于系统本身在做什么。
而且他还发现了一个更颠覆的结论:时间本身,还有时间只能往前走不能倒着走的这个特性,居然都来自同一个原因——观察者主动选择忽略一部分信息。
当他故意不去看暗区那一半的时候,就等于主动放弃了关于那一半系统的所有信息。而这种信息上的缺失,用熵来衡量的话,恰恰就是可观测的这一半里产生时间流动的根本原因。
这个实验是人类第一次成功在一个完全孤立的系统内部,生成并且控制住了时间感。
它等于告诉我们,时间不一定是宇宙写死的底层规则,更像是一种错觉,是从物质之间的相互作用、还有混乱度的变化当中自己涌现出来的。
想想都觉得细思极恐。要是时间真的只是我们因为信息不全产生的错觉,那穿越时空、时间倒流这些科幻概念,说不定根本就不是完全不可能的事。
当然了,现在还只是实验室里的迷你宇宙,离真的搞懂时间的本质还差得远。但至少这个实验给我们指了一个全新的方向,原来时间的秘密,可能一直就藏在宇宙内部,藏在我们看不见的那一半里。