關於量子力學發現“時光倒流”的新思考
——讀《德國科學家在量子實驗中發現了時光倒流》一文有感
司 今（[email protected]）
“時光倒流”作為一個物理推理概念，是指時間流逝有方向性，其物理含義有二方面：
1、從愛因斯坦相對論角度而論，當物體運動速度超過光速時就可以引起時光倒流；
愛因斯坦的時光倒流
2、從熱力學和量子力學角度而論，在一個孤立系統中如果存在一個能夠從低溫向高溫流動的物體，就說明這個物體運動具有時光倒流情形，這種論述起源於熱力學中的熵概念。
熵的對數描述
熵是1854年克勞修斯引進的一個關於熱力學體系的態函數，用來表述熱力學第二定律，其本意是希望用一種新的形式來表達熱機在其循環過程中所要滿足的條件。考察一個閉合的過程，有
其中dQ是流入系統的熱量,T是絕對溫度。對於可逆過程，有
這說明對可逆過程，從狀態A到狀態B，不依賴於路徑，有
所以說S是一個狀態函數。實際上，無論循環是否是可逆的，在循環結束時，“工作介質”是恢復了原狀的。針對一個熱力學體系，總可以定義這樣的狀態函數S，它是一個廣延量，一個對氣體、磁體、電介質來說是共性的東西。
可見，熵的物理意義代表系統的無序程度，無序程度增加，熵增；反之熵減。
熵：dS=dQ/T
熱力學第二定律將熵S推到了作為熱力學系統演化方向判據的位置：對於一個孤立體系而言熵是恆增的，而熵增意味著系統可能狀態數增加，因此直觀上的熵增加就和系統的無序聯繫了起來，而且熵增加過程也常被認為是體系的自發過程，由此規定了系統中的時間箭頭流動指向。
時間晶體
而在《德國科學家在量子實驗中發現了時光倒流》一文中，埃裡克⋅盧茨教授在一個實驗中發現：在一定的情況下，熱量可以由溫度較低的量子態微觀粒子傳遞到溫度較高的量子態微觀粒子，由此他就推斷，這種現象從熱力學熵角度而論，實質上就是一種“時光倒流”現象。
時光倒流
但我認為，埃裡克⋅盧茨教授的這種推斷帶有片面性和非合理性，因為溫度與熵概念都是對大量粒子運動作宏觀統計的概念，用它們去衡量大量粒子流中的少數粒子運動“出格”的行為是不夠嚴謹和科學的。
依據麥克斯韋速率統計規律，任何一束粒子流中的粒子運動都會存在速率上的差異，特別是在同一個含有場的空間，這種差異效應會表現得更明顯，對此，我們就不可能再用“統計”結果去衡量個別粒子的運動行為；這時，對個別粒子運動行為的考察就應須考慮粒子的自旋與平動速率上的差異，如此以來就不可能再得出所謂的“時光倒流”“玄論”了。
麥克斯韋-玻爾茲曼速率分佈
粒子流中的個別粒子會表現出從宏觀統計中的低溫處流向宏觀統計中的高溫處，是這些“個別粒子”具有比其他粒子更高運動動能（包括平動和自旋）的結果，並不是所謂“的詭異”量子玩穿越......
自旋電子磁矩
在此，懇請“量子物理學家”們別再將宏觀統計與個別粒子運動問題相提並論了，因為它們根本就不屬於同一考察系統；對個體系統運動而言，根本就不可能存在所謂的時光倒流，時間在它們身上只是一個“人為制定的能夠度量其空間變化的週期描述的數學形式”而已.....
盲人摸象—不同角度認識問題
【附錄】
量子力學真正的詭異之處，德國科學家在量子實驗中發現了時光倒流
量子科普 2018-10-24 07:03:00
大家好，歡迎收看量子科普第89期，我是常常，今天和大家聊一聊一件看似很詭異的事情：德國物理學家竟然在量子領域的科學實驗中發現了時光倒流。
時光倒流是科幻電影中經常出現的情節，人們常常把時光倒流與超越光速聯繫在一起，因為在愛因斯坦的相對論中曾經提到“鐘慢效應”，即運動時鐘的“指針”行走的速率比時鐘靜止時的速率慢，也就是相對運動速度越快的物體，其時間流逝越慢，物質運動的極限值是光速，即30萬公里每秒，於是人們提出了這樣的設想：如果物質的運動速度超越了光速，那麼時間流逝的方向就應該為負，也就實現了時光倒流，但根據愛因斯坦的相對論來看，能夠超越光速的物質必須同光子一樣滿足一個條件：靜止質量為零，於是超越光速、實現時光倒流的可能性被封死。
2017年12月1日英國《每日郵報》刊登了德國埃爾朗根-紐倫堡大學理論物理教授埃裡克⋅盧茨的一個實驗，這是一個關於微觀量子領域的實驗，埃裡克⋅盧茨教授宣稱：僅僅針對微觀亞原子而言，實現時光倒流或者時光旅行在一定程度上是可能的。
埃裡克⋅盧茨教授在這項實驗中發現：在一定的情況下，熱量可以由溫度較低的量子態微觀粒子傳遞到溫度較高的量子態微觀粒子，這種想象是違揹物理常識的，因為在宏觀世界中，熱量只能由溫度高的物質向溫度低的物質傳遞，這種現象是不可逆的，根據熱力學第二定律，熵是會隨著時間增加而增加，熵是熱力學中描述物質狀態的參量，物理意義是體系混亂程度的度量。
熵很好的解釋了為何我們能輕而易舉的將杯子或雞蛋打碎，但是我們卻幾乎不可能將已經打碎的杯子或雞蛋復原，埃裡克⋅盧茨教授發現的在微觀量子領域中，熱量可以由溫度較低的量子態微觀粒子傳遞到溫度較高的量子態微觀粒子的這種現象明顯是打破了宏觀世界的規律，我們找不到任何一種理論去解釋它，在宏觀世界中也找不到任何一種與它相似的現象，所以只能用“時間箭頭”發生了反轉來解釋，那就是說：熱量可以由溫度較低的量子態微觀粒子傳遞到溫度較高的量子態微觀粒子的這種現象實質上就是：時光倒流。
埃裡克⋅盧茨教授提到的“時間箭頭”為何會發生反轉呢？是不是實驗數據統計出現了錯誤呢？而且時間箭頭本來就是一個相對概念，而不是絕對概念，於是埃裡克⋅盧茨教授及其實驗小組為了驗證“時間箭頭”反轉的正確性，埃裡克⋅盧茨教授將這項實驗的時間箭頭與實驗區其他部分的時間箭頭做了比較，得出的結論是：實驗室其他部分的時間箭頭指向經典方向，而量子態微觀粒子的時間箭頭真的發生了反轉。
埃裡克⋅盧茨教授提到：這項實驗並不意味著建造時間倒流機器的實際可行性，但至少可以證明微觀量子世界擁有著與宏觀世界截然不同的運行規律，埃裡克⋅盧茨教授的這項發現可以幫助開發獨特熱力學性質量子引擎，完成目前科技根本無法完成的任務，例如：控制小尺度的熱量流動方向。
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