时间为何无法倒流？中国科学家揭示时间单向流动机制

时间的方向性从何而来？一直以来，这是最深刻的科学难题之一。最近，中国科学家提出了一项新理论，试图解答这个谜题。他们指出，时间箭头或许可以从量子过程本身自然浮现，无需依赖观测或特殊初始条件。这一研究揭示了量子力学与经典物理之间更深层的联系。

近日，中国研究人员提出一种理论，解释了为何时间只朝前流逝。中国海南大学的科学家构建了一套全新理论框架，为这一主题提供了新见解。

他们的研究并不表明回到过去的时间旅行是可能的，而是从一个新的角度解释了：即便宇宙的基本规律并不区分过去与未来，为什么时间仍表现出明确的方向性。

自人类能够进行抽象思考以来，时间一直是自然界最深刻的谜题之一。我们记得过去，经历当下，期待未来，但从未经历过时间倒流。破碎的玻璃不会自动复原，人不会越活越年轻，昨日也无法重现。然而，物理学的许多基本定律并未明确禁止时间反向流动。这一矛盾已困扰科学家一个多世纪。

熵解释了许多不可逆过程：日常生活中，时间明显具有方向性，这个概念常被称为"时间箭头"，用以描述从过去到未来的单向进程。然而，当物理学家审视支配基本粒子的方程时，无论是经典力学、电磁学还是量子理论，他们常常发现这些方程在时间正向与反向同样适用。

这就引出一个显而易见的问题：如果物理定律大多是时间对称的，为什么我们对时间的体验却如此明显是单向的？

传统上，最常见的答案来自热力学。19世纪，物理学家路德维希·玻尔兹曼将时间箭头与熵联系起来。根据热力学第二定律，孤立系统的熵随时间增加。这解释了冰为何融化、气体为何扩散、复杂系统为何衰败而非自发重组。

尽管熵解释了许多不可逆过程，但它并未完全解开谜题。微观层面的基本定律仍允许时间双向流动，且熵本身依赖于宇宙初始条件的假设。这正是包括中国最新研究在内的新方法显得重要的原因。

本月发表在同行评议期刊《物理学年鉴》上的新框架，聚焦于量子层面粒子和系统深度关联的过程。海南大学物理学家蔡庆宇及其团队主导的研究指出，时间的方向性可以从量子系统的内在演化中自然浮现，而不必仅依赖于熵或外部观测。

在量子尺度上，系统并非孤立存在。它们相互作用、交换信息并相互关联。随着这些关联的建立，系统演化在实践中变得越来越难以逆转，即便方程在理论上允许逆向过程。

从这个角度看，不可逆性并非由外部强加，而是源于系统自身的结构与动力学。当量子组分相互作用时，它们早期状态的信息逐渐扩散并变得无法有效获取，从而形成天然的"先后"次序，催生出时间箭头。

这种新方法并未推翻热力学或爱因斯坦理论，而是对其进行了补充。熵在大尺度上仍起关键作用，而相对论继续描述高速与强引力场中的时间行为。

新理论的贡献在于：它让我们更深入地理解时间方向如何从量子过程中自然浮现，而不必仅仅依赖测量、观测或特殊初始条件。这有助于弥合微观定律与宏观体验之间的鸿沟。

这项研究是现代物理学广泛探索的一部分，旨在理解时间、意识乃至经典现实本身如何从更简单的基本规则中涌现。

中国科学院理论物理研究所孙昌璞院士在海南大学发布的声明中表示，这项研究"触及了科学中最深刻的问题之一"，为量子物理与经典物理之间的基本联系提供了深刻洞见。据报道，蔡庆宇及其团队通过关联性来测量封闭系统各部分间共享的信息量，以此追踪系统随时间演化的过程。

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