英國和奧地利維也納的物理學家聯合團隊展示了量子系統是如何沿著兩條相反的時間箭頭同時演化的——在時間上既向前也向後。
這是什麼概念?難道時間真能倒流?研究者解讀,幾個世紀以來,哲學家和物理學家一直在思考時間的存在。如今,人們的經驗似乎消除了關於時間存在和繼續的任何懷疑。在自然界中,過程往往會自發地從無序程度較低的狀態進化到無序程度較高的狀態,這種傾向可以用來識別時間箭頭。在物理學中,這是用“熵”來描述的。如果一種現象產生了大量的熵,觀察它的時間反轉就非常不可能,甚至於在本質上成為不可能。然而,當產生的熵足夠小時,就有不可忽略的機率看到一個現象的時間反轉自然發生。
研究者舉例,如果讓我們看到牙膏從牙刷上跑回牙膏管裡,我們會毫無疑問地認為這是一天的倒帶記錄。然而,如果我們輕輕擠壓牙膏管,只有一小部分牙膏出來,就不太可能看到它重新進入管子,被管子的減壓吸入。運用這個“擠牙膏”的原理,研究者進行了量子系統實驗。其結果是,量子系統在一個或另一個時間方向進化(如同牙膏從管子裡出來或回到管子裡)。這項近日發表在《通訊物理學》上的研究讓人們有必要重新思考,在量子定律發揮關鍵作用的背景下,時間流是如何被理解和表示的。
另外,一個國際合作團隊解開了地球上水的起源的持久之謎,他們發現太陽是一個令人驚訝的潛在來源。研究人員發現,太陽風(由來自太陽的帶電粒子組成,主要是氫離子)在太陽系早期小行星撞擊地球時攜帶的塵埃顆粒表面產生了水。
這種新的太陽風理論是基於一顆名為“絲川”的S形近地小行星的微小碎片進行細緻的逐個原子分析得出的。這項研究不僅讓科學家對地球上過去的水源有了深刻的瞭解,而且有助於未來的太空任務。研究者表示,宇航員如何在不攜帶補給的情況下獲得足夠的水,是未來太空探索的障礙之一,此項研究意味著宇航員可能直接從行星表面的灰塵中處理淡水供應,比如月球。
還有,荷蘭代爾夫特理工大學的一組研究人員設計出世界上最精確的微晶片感測器之一。這項創新居然來自於疫情隔離期間一名科學家對蜘蛛網的觀察。這名科學家家裡的露臺上有很多蜘蛛網。他突然意識到,蛛網是很好的振動探測器,為什麼不借助蛛網數百萬年的進化,將其作為超敏感裝置的初始模型呢?一項仿生學、量子科學、奈米技術結合的成果由此誕生。
這幾項有趣的科學研究皆屬原創,研究者不是為論文而研究,也不為利益所捆綁。這裡,看到更多的是研究的初心:做科研不功利,一切皆為破解大自然的奧秘,為人類增添一件認識世界、改造世界的工具。
新民晚報記者 張炯強