实验首次证实了即使在量子水平上也是如此——这意味着即使在量子世界中，你也无法打翻那杯牛奶。
时间之所以像我们日常生活中那样运行，是因为热力学第二定律，该定律指出，随着时间的推移，所有系统都会变得更加无序，或者熵增加。这个过程是不可逆转的，这就是为什么时间只会向前推进。但理论物理学家预测，在量子层面上，这个过程可能是双向的。
那是因为当你开始处理非常非常小的粒子时，物理定律——例如薛定谔方程– 是“时间对称的”或可逆的。 “理论上，向前和向后的微观过程是无法区分的，”Lisa Zyga 为 Phys.org 撰文。
现在，由巴西 ABC 联邦大学领导的物理学家进行了一项实验，证实这些理论与现实不符，即使在量子系统中，热力学过程仍然是不可逆的。但他们仍然不明白为什么会这样。
“我们的实验显示了量子动力学的不可逆性质，但并没有通过实验精确地指出在微观层面上是什么导致了它，是什么决定了时间之箭的开始，”研究人员之一、爱尔兰女王大学的莫罗·帕特诺斯特罗（Mauro Paternostro）说道，告诉 Phys.org。 “解决这个问题将澄清其出现的最终原因。”
那么如何在量子系统中测试热力学定律呢？基本上，科学家需要能够建立一个孤立的量子系统并观察自然过程的逆转——这比听起来更复杂。
在这个实验中，研究人员在液体氯仿中使用了一堆碳 13 原子，并使用振荡磁场翻转它们的核自旋。然后他们使用另一个磁脉冲再次反转自旋。
“如果这个过程是可逆的，那么自旋就会回到起点——但他们没有，”齐加写道。
相反，他们看到的是，交替磁脉冲施加得如此之快，以至于有时原子的自旋无法跟上，从而导致孤立的系统失去平衡。
物理学家在实验后证实，熵确实在增加，这表明热力学过程是不可逆的，无论涉及的粒子有多小。
所有这些基本上意味着即使对于宇宙中最微小的粒子来说，单向时间箭头也存在，这违反了微观物理定律。这表明还有其他因素参与阻止量子系统的可逆性。
物理学家现在有兴趣弄清楚那是什么，他们相信对量子系统的新见解可以帮助推进这一进程和其他量子设备。
“在量子水平上管理有限时间热力学过程的任何进展都是朝着实现成熟的热机迈出的一步，该热机可以利用量子力学定律来克服经典设备的性能限制，”帕特诺斯特罗说。
但就目前而言，我们可以从这项研究中获得这样的知识：我们无法按照我们的意愿让时间倒退。过去确实已经过去了……即使在原子尺度上也是如此。
该研究已发表于物理评论快报。
