科學家發現光的"負時間"現象量子物理再添奇觀

2024-10-06 | 來源: 自由時報 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

“負時間”真的存在？量子實驗引發科學熱議；圖為示意圖。（圖擷取自freepik）

加拿大多倫多大學的科學家最近有了驚人發現：光竟然可以“提前離開”它進入的物體！這個被稱為“負時間”的現象，再次挑戰了我們對時間的認知，展現了量子世界的神奇魅力。這項研究成果已於近日發表在科學預印本平台arXiv上。

科學新聞網站《Science Alert》報導，在量子物理中，許多現象超出我們日常經驗的理解，如光子（photon）既可表現為粒子也可作為波，甚至有“遠距作用”的現象。而現在，多倫多大學的安古洛（Daniela Angulo）帶領的研究團隊，發現了另一個奇特現象：光子竟然可以在超低溫原子雲中停留“負時間”光子可以“提前”穿過冷卻原子雲，似乎以“負時間”離開物質。

多倫多大學的物理學家斯坦伯格（Aephraim Steinberg）在社交平台X上表示，他們的實驗觀測到光子能使原子似乎在“負時間”內保持激發狀態。這意味著，光子看似在尚未進入物體前便已離開了，挑戰了我們對時間的基本認知。

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這項研究靈感來自2017年，當時斯坦伯格與他的博士生約辛克萊（Josiah Sinclair）對光與物質的互動產生了濃厚興趣，特別是“原子激發”（atomic excitation）現象。簡單來說，當光子穿過物質時，原子會吸收光子並進入激發狀態，隨後再釋放光子恢復原狀。原本，科學家認為這個過程的時間應該總是正數，但實驗結果卻顯示，有時光子似乎在“負時間”內完成這一過程。

實驗團隊利用極冷的銣（rubidium，一種柔軟、銀白色的鹼金屬元素，原子序數為37）原子進行了測試，意外發現有時候即便光子未被吸收，原子依然會進入激發狀態；而當光子被吸收後，它似乎瞬間被重新發射，快於預期，仿佛光子早已穿過了原子雲。這一現象促使科學家與澳洲格裡菲斯大學的懷斯曼（Howard Wiseman）教授合作，提出了新的理論，解釋時間在量子世界中並不總是按照我們熟悉的方式運行。

雖然這個發現不意味著我們能夠改變時間或回到過去，但它揭示了量子世界中的時間概念遠比我們想像的更為復雜。斯坦伯格教授指出，這一研究為我們了解光子與物質之間的相互作用打開了新的大門，也可能促進未來量子技術的發展。

這項研究結果尚需更多科學家進行進一步驗證，但它再次證明了量子世界充滿著無限的奧秘，每次新的發現都讓我們更接近理解宇宙的根本法則。