#夜读#【“在量子尺度上”时间可逆？】据英国《新科学家》周刊网站2月21日报道，某些量子系统可能有两个时间方向的箭头，一个是正常地向前，另一个则是向后。这意味着，在某些极其微小的尺度上，时间可能拥有朝前后两个方向移动的选项——这一惊人的特性可能一直被几乎整个物理学界所忽视。
如果你考虑最基本的量子物理学方程——即那些关于单个粒子的方程，那么就根本不存在时间应该永远向前移动的理由。这意味着基本量子定律具有所谓的时间反演对称性。但是对于规模较大的系统——例如粒子集合，物理学家赖以预测和解释这些系统行为的定律确实有过去和现在之分。
英国萨里大学的托马斯·格夫说：“你从一个绝对存在时间反演对称性的状态出发，得到一个明显没有时间反演对称性的最终结果。我感到非常好奇的是，变化究竟发生在哪一个特定（计算）步骤？你在什么地方消灭了对称性？”
现在，格夫和同事们已经证明对称性是可以被允许继续存在的。
他们分析了可以自由地与环境相互作用的量子系统。过去的计算表明，一部分热量最终会从此类系统中“泄漏”出来，并以不可逆转的方式进入环境。这可以用来标记明确的“之前”和“之后”概念以及表明两者之间走向的时间箭头。但研究团队成员、同样来自萨里大学的安德烈亚·罗科说，所有这些计算都是在假设只存在一个时间箭头选项的前提下进行的。
他说：“如果你从‘如果我倒转时间会怎么样’的问题出发，那么描述你所研究的系统运动状况的方程会与（标准）教科书中的方程略有不同。”
具体来说，他的研究团队在抛弃该假设后推导出的方程允许有一个向前移动和一个向后移动的时间箭头。研究人员发现这种状况适用于多个类型的系统，其中包括那些受随机波动力影响的系统，以及经常随机切换状态的系统——例如像粒子在进行布朗运动时随机变换方向那样。尽管研究人员尚未提出证明这一点的强有力的数学证据，但他们相信正反向时间箭头的出现可能是非常普遍的现象。
美国巴特勒大学的冈萨洛·奥多涅斯称，这项新研究将为时间反演对称性在什么时候适用的争议带来了新见解。他说：“我认为这是物理学中最重要的问题之一。他们认为，人们为时间不可逆过程建立的方程缺少了一个要素。一旦他们纳入了这个要素，那么这些方程也不再会区分未来与过去了。”
奥多涅斯说，使用这些具有时间可逆性的新方程还可能对宇宙学带来影响。例如，它们可以支持以往关于宇宙大爆炸后存在两个宇宙——每一个宇宙沿相反的时间方向演化——的想法。
罗科也对这些想法颇感兴趣，但他提醒不要过度解读这项新研究。他说：“我们也许发现了某种极其根本性的原理，因此它会一次次地反复出现，但我们距离开始确切地理解它还差得很远。”（编译/曹卫国）
