【歷史上的今天】科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)“時(shí)光倒流”現(xiàn)象
在26年前的今天,1996年12月7日(農(nóng)歷1996年10月27日),科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)“時(shí)光倒流”現(xiàn)象。
1996年12月7日,歐洲原子能研究中心的科研人員最近發(fā)現(xiàn)正負(fù)K介子在轉(zhuǎn)換過程中存在時(shí)間上的不對(duì)稱性。這一發(fā)現(xiàn)雖有助于完善宇宙大爆炸理論,但卻動(dòng)搖了“基本物理定律應(yīng)在時(shí)間上對(duì)稱”的觀點(diǎn)。

日常生活中,時(shí)光不可倒流。時(shí)間之箭永遠(yuǎn)只有一個(gè)朝向。老人不能變年輕,打碎的花瓶無法復(fù)原,過去與未來界限分明。但在物理學(xué)家眼中,時(shí)間卻可以逆轉(zhuǎn)。比如說一對(duì)光子碰撞產(chǎn)生一個(gè)電子和一個(gè)正電子,而正負(fù)電子相遇則同樣產(chǎn)生一對(duì)光子,這個(gè)過程都符合基本物理學(xué)定律,在時(shí)間上是對(duì)稱的。如果用攝像機(jī)拍下兩個(gè)過程之一然后播放,觀看者將不能判斷錄像帶是在正向還是逆向播放。從這個(gè)意義上說,時(shí)間沒有了方向。

由來自九個(gè)國(guó)家近百名研究人員組成的這一小組在實(shí)驗(yàn)中研究了K介子反K介子相互轉(zhuǎn)換的過程。介子是一種質(zhì)量比電子大,但比質(zhì)子與中子小,自旋為整數(shù),參與強(qiáng)相互作用的粒子,按內(nèi)部量子數(shù)可分為π介子、ρ介子和K介子等。研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),反K介子轉(zhuǎn)換為K介子的速率要比其時(shí)間逆轉(zhuǎn)過程、即K介子轉(zhuǎn)變?yōu)榉碖介子來得要快。這是物理學(xué)史上首次直接觀測(cè)到時(shí)間不對(duì)稱現(xiàn)象。

物理學(xué)上這種不辨過去與未來的特性被稱為時(shí)間對(duì)稱性。經(jīng)典物理學(xué)定律都假定時(shí)間無方向,而且也確實(shí)在宏觀世界中通過了檢驗(yàn)。但近幾十年來,物理學(xué)家一直在研究時(shí)間對(duì)稱性在微觀世界中是否同樣適用。歐洲原子能研究中心的一個(gè)小組經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)三年的研究最近終于獲得了突破。他們的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)首次證明,至少在中性K介子衰變過程中,時(shí)間違背了對(duì)稱性。