在現(xiàn)代物理學(xué)中，有一條核心原則，那就是光線只能以一種方向前進(jìn)，即只能是過去影響著未來，而未來不可能影響過去。但是，澳大利亞國立大學(xué)科學(xué)家近日通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在量子能級(jí)，這一核心原則可能會(huì)不起作用。研究人員認(rèn)為，這意味著未來的事件可以影響已經(jīng)發(fā)生過的事件，即時(shí)光可以前進(jìn)，也可以倒流。
澳大利亞國立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)量子力學(xué)中粒子的奇怪行為進(jìn)行了深入研究。在量子世界，一個(gè)移動(dòng)的物體可能同時(shí)以兩種狀態(tài)存在，即粒子和波。但是，我們不可能同時(shí)看到兩種狀態(tài)下的它們。這是因?yàn)楫?dāng)科學(xué)家試圖觀測可見光子或快速移動(dòng)的原子時(shí)，它們或以粒子、或以波的形式出現(xiàn)。
不過，在研究團(tuán)隊(duì)最近實(shí)施的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象。當(dāng)他們試圖觀測一個(gè)原子以確定他們看到的究竟是以波的形式存在還是以粒子的形式存在時(shí)，奇觀的現(xiàn)象發(fā)生了。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、澳大利亞國立大學(xué)物理學(xué)家安德魯·特魯斯特科特介紹說，“在量子能級(jí)，如果你沒有在看它，實(shí)體并不存在。這些原子并沒有從A處移到B處。只有在旅程結(jié)束對(duì)它們進(jìn)行觀測時(shí)，它們的波狀或粒子狀行為才會(huì)出現(xiàn)。”
科學(xué)家們的研究成果發(fā)表于《自然物理學(xué)》期刊之上。他們的實(shí)驗(yàn)是建立于著名量子物理學(xué)家約翰·惠勒于1978年提出的理論思想之上，即“延遲選擇思想實(shí)驗(yàn)”。“延遲選擇思想實(shí)驗(yàn)”其實(shí)是“雙縫實(shí)驗(yàn)”的改進(jìn)版，即光線穿過幕墻上的狹縫。當(dāng)一束光線穿過一條狹縫照射到后面的墻壁上時(shí)，光子似乎顯現(xiàn)出粒子行為。當(dāng)引入第二條狹縫時(shí)，就會(huì)顯現(xiàn)出干涉光帶，光子似乎又呈現(xiàn)波動(dòng)性質(zhì)。約翰-惠勒建議在第一面幕墻后面增加第二面帶有狹縫的幕墻，目的是想看一看光線穿過兩個(gè)幕墻時(shí)狀態(tài)是否能夠保持穩(wěn)定。但是，到目前為止，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)似乎不太可能完成。
澳大利亞國立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)約翰·惠勒的思想稍加改動(dòng)，讓實(shí)驗(yàn)成為可能。他們沒有利用光子，而是采用氦原子，讓其穿過由激光束形成的光柵，而不是穿過物理幕墻。這樣，當(dāng)高速飛行的原子穿過第二道關(guān)時(shí)，研究人員就可以精準(zhǔn)地觀測到它究竟發(fā)生了什么。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果沒有第二道光柵，原子就沿著一條單一線路前進(jìn)，行為與粒子一樣。但當(dāng)兩道光柵都存在時(shí)，原子就會(huì)沿多條線路前進(jìn)，有些像波的行為方式。
在第二道光柵引入之前，研究人員對(duì)氦原子穿越第一道光柵的線路進(jìn)行了測量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，尚未引入但有可能引入的第二道光柵對(duì)粒子的狀態(tài)產(chǎn)生了影響。安德魯解釋說，“這表明，如果氦原子真的沿著一條特定的路線，接下來未來的測量結(jié)果就會(huì)影響原子的線路。”研究人員認(rèn)為，這表明未來事件正在影響著原子的過去。
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