科學家在量子實驗中觀測到「負時間」　但不能證實時間旅行

科學家早就知道，光有時似乎會在進入物質之前，就已經離開了物質。科學家認為這種現象是物質對波的扭曲所造成的錯覺。

據法媒報道，多倫多大學的一組研究人員通過創新的量子實驗證明，上述未進入物質前就已離開的現象，或所謂的「負時間」，並不僅僅是一個理論概念，而是存在於有形的物理意義上，值得仔細研究。

這些尚未在同儕評審期刊上發表的研究成果，已引起全球關注和質疑。

研究人員強調，這個令人費解的結果，凸顯了量子力學的特殊怪圈，而不是要根本性改變我們對時間的認識與理解。

多倫多大學專門從事量子物理實驗的教授斯坦伯格（Aephraim Steinberg）說：「這是很艱難的事物，即使我們要與其他物理學家討論也很困難。我們總是被誤解。」

「負時間」一詞聽起來像是從科幻小說中搬出來的概念，但斯坦伯格為他使用這個詞辯護。他希望「負時間」一詞能引發人們對量子物理學奧秘的更深入討論。

激光實驗發現「負時間」

多倫多大學研究小組多年前開始探索光與物質之間的相互作用。當光子穿過原子時，有些光子會被原子吸收，然後原子再把光子發射出去。這種相互作用會改變原子的狀態，使它暫時處於高能或「激發」狀態，然後再恢復正常。

安古洛（Daniela Angulo）領導的研究小組測量這些原子在激發狀態的時間長度。斯坦伯格解釋說：「結果發現這個時間是負值的，也就是說持續時間小於零。」

要形象地理解這一概念，可以想象汽車進入隧道的情景：假如1000輛汽車的進入隧道的平均時間是中午12時，第一輛汽車駛出隧道的時間早了一些，例如是上午11時59分。

安古洛和研究小組所展示的，就好比在前幾輛車駛出隧道後測量隧道內的一氧化碳含量，結果發現讀數前面有一個負號。

斯坦伯格和安古洛強調，「負時間」並不意味着時間旅行是可能的。斯坦伯格說：「我們不想說任何東西在時間上倒退了。這是一種誤解。」

對於這種現象的解釋，必須求助於量子力學。根據量子力學，光子等粒子的行為是模糊的、概率性的，而不是嚴格遵循物理規律的。

光子與原子相互作用的結果，並不遵循固定的時間線，而是可能出現各種時間可能性，其中一些違揹我們的所知道的常理。

研究結果並不違背愛因斯坦狹義相對論

研究人員說，至關重要的是，這並不違反愛因斯坦的狹義相對論。狹義相對論規定，沒有任何事物比光速快。這些光子不攜帶任何訊息，所以不受宇宙速度的限制。

「負時間」一詞引起人們的興趣和質疑，尤其是科學界的知名人士。

德國理論物理學家霍森費爾德（Sabine Hossenfelder）在一個YouTube視頻中批評這項研究工作。他說：「這個實驗中的『負時間』與時間流逝無關，只是一種描述光子如何通過介質以及它們的相位如何移動的說法。」

安古洛和斯坦伯格反駁說，他們的研究填補了人們在理解光為甚麼不總是以恆定速度傳播的重要空白。

斯坦伯格承認，他們論文的標題「負時間」一詞存在爭議，但強調目前沒科學家對實驗結果提出質疑。

他補充說，雖然實際應用仍然遙不可及，但這些發現為探索量子現象開闢了新的途徑。

「老實說，我目前還沒找到我們所研究的東西走向應用的途徑。我們會繼續思考，但我不想讓人們抱太大希望。」

本文獲《聯合早報》授權轉載。