如果没有钟，时间还存在吗？科学家发现时间能自行涌现 下一步：将宇宙装进实验室

发布时间：2026-07-18 06:16:38 来源：安智兰德资讯网 作者：探索

时间究竟是果没什么？若剥离了所有钟表，时间依然客观存在吗？有钟涌现验室

英国伯明翰大学物理学教授乔瓦尼·巴龙蒂尼（Giovanni Barontini）利用2.4万个超冷原子构建了一个封闭的“微型宇宙”，通过实验证实：时间可以脱离外部参照系，时间从系统内部自行涌现。还存

▲巴龙蒂尼教授正在操作实验装置，科学对铷原子进行捕获与冷却

据学界最新消息，家发间能将宇进实当地时间7月9日，现时下步由乔瓦尼·巴龙蒂尼领导的自行宙装研究团队完成了一项突破性实验。结果显示，果没在一个与外界完全隔绝的有钟涌现验室量子系统中，“时间”无需任何外部时钟的时间参照即可自行产生。相关研究成果已近期发表于权威期刊《物理评论研究》（Physical Review Research）。还存

理论基石：惠勒-德维特方程与“无时间”的科学宇宙

该实验的理论根基源于量子引力领域的惠勒-德维特方程（Wheeler-DeWitt equation）。

这一前沿理论提出，家发间能将宇进实在宇宙的现时下步最深层面上，并不存在内置的“时间”维度，宇宙整体表现为一个静态、不变的单一量子态。如果我们将整个宇宙视为研究对象，那么任何关于“时间流逝”的感觉，只能源于系统内部各组成部分之间的相对关系，而绝不能依赖于系统外部的钟表。

实验构建：打造绝对密封的“小宇宙”

为了验证这一反直觉的设想，巴龙蒂尼团队利用一团包含2.4万个铷原子的物质，构建了一个完全密封的量子系统，以此模拟一个简化版的“宇宙”。

实验过程极具挑战性：
1. 捕获与预冷：原子首先在磁光阱中被捕获，并冷却至约0.0001开尔文（即万分之一度），这已高于绝对零度。
2. 极致冷却随后，原子被进一步冷却至仅高出绝对零度几十亿分之一度的极低温状态。

▲玻璃腔内的超冷原子云是构建“小宇宙”的关键核心

两束不同频率的激光在原子云中心形成一道光学薄屏障，将系统划分为两个区域：
* “明区”：可被观测的部分。
* “暗区”：不可观测的部分。

原子可以在明暗两区之间自由流动，但整个系统与外部实验室的时钟彻底断绝联系，确保没有任何外部时间参照介入。

核心发现：“熵时间”定义时间流向

在实验中，“明区”的原子分布反复经历膨胀与收缩，其动态过程类似于宇宙的大爆炸后接上一场大坍缩（即宇宙膨胀最终反转的假设情形）。

巴龙蒂尼并未依赖任何外部计时器，而是通过追踪“明区”原子分布的熵（Entropy）——即原子散布的无序程度——来定义时间。
* 当熵发生变化时，系统被视为“时间向前推进”；
* 当原子分布不再变化时，这套内部时间便停止流动。

研究团队将这种由系统内部变化构造出的时间参量命名为“熵时间”（entropic time）。

“熵时间”的三大特征

实验数据揭示，“熵时间”具备以下三个显著特征：
1. 单向性：始终朝一个方向流动，提供了明确的时间箭头。
2. 因果序：即便系统处于动态的膨胀与收缩之中，它仍能正确排列事件的先后顺序。
3. 变速性：其流动速度并非恒定，而是随熵变化的快慢而加速或减速。

此外，研究还证明，量子力学的核心方程——薛定谔方程，可以用这种“熵时间”进行改写，并依然能准确描述量子系统概率分布随时间的演化规律。

专家解读：时间并非内置属性

巴龙蒂尼在新闻稿中指出：“在一些关于宇宙的理论中，尤其是量子引力理论里，时间并不是一个内置的特征。然而在日常生活中，时间总是从过去流向未来。既然大多数基础物理定律在正向和反向运行中都成立，为什么会出现这种不对称性？”

他补充道：“这项研究首次提供了受控的实验证据，表明时间可以由系统内部的变化来定义，而非我们通常理解的那种外部滴答作响的钟表。它为量子引力中时间的本质提供了全新的视角，这种描述方式与传统时间概念一样有效。”

未来展望：从实验室模拟到黑洞研究

研究团队表示，这一实验为量子宇宙学和量子引力理论提供了一个可在实验室中复现的测试平台。

下一步的研究方向包括：
* 将这套装置扩展到更复杂的系统；
* 深入探究大爆炸和大坍缩阶段的物理过程；
* 尝试在实验室环境中模拟黑洞行为。

红星新闻记者 邓纾怡
编辑 罗天 审核 高升祥

相关文章