[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]量子物理本來就充滿著矛盾和不可思議的現象，例如「波粒二象性」和「量子糾纏」。最近，由多倫多大學的丹妮拉·安古洛（Daniela Angulo）領導的團隊發現了一個新的奇異現象：光子在穿越物質時不僅能「瞬間穿越」，甚至可能提前結束旅行，讓時間出現「負值」！這項研究於2024年9月5日發表在arXiv預印本平台上
光子與原子雲相互作用的「群延遲」現象[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這項研究始於2017年，當時物理學家艾弗瑞姆·史坦柏格（Aephraim Steinberg）與他的博士生喬賽亞·辛克萊爾（Josiah Sinclair）探索了光子如何與物質互動。光子穿過介質時，會觸發「原子激發」（atomic excitation）現象：光子能量被電子吸收，電子進入激發態，再釋放能量回到基態，導致光的傳遞過程有所延遲，這就是群延遲。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]團隊希望測量這種時間延遲，並研究它是否與光子與原子的交互作用有關，辛克萊爾表示：「這看似簡單的問題，卻沒有專家能給出一致答案。」由於這種延遲的本質異常且難以理解，有些研究者甚至認為它對於描述光的物理性質無意義。
意想不到的實驗結果：光子提前離場？[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]經過三年的準備，研究團隊開發了一套設備，讓光子穿過超冷的銣原子雲，並測量原子的激發程度。實驗中他們發現兩個詭異的現象：光子毫髮無傷地通過原子雲，沒有與原子發生交互作用，但銣原子仍進入激發態；或是當光子被吸收後，他們似乎在原子回到基態前，就比預期時間更早地被釋放，好像光子提前離場一樣。
「負時間」該怎麼解釋？[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]團隊與澳洲葛里菲斯大學的霍華德·懷斯曼（Howard Wiseman）合作，設計一套理論框架來解釋這一現象。他們發現，光子的吸收與再釋放時間並非固定，而是呈現出一種擴散的機率範圍。光子可能瞬間穿越；也可能會提前完成穿越，由於光子是量子粒子，因此這兩種結果可能同時存在於疊加態中。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]史坦柏格解釋：「測量結果有時是『零加一個正值』，但有時則是『零減去一個正值』，讓激發時間看起來成為負數。」
放心，相對論還沒有出問題[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]這種負時間的現象看似違反常識，但它並不違反愛因斯坦的相對論，因為光子並未傳遞任何資訊超越光速的限制。這種負延遲只是一種量子層面上的現象，並不代表時間本身的流動發生了改變，辛克萊爾補充：「如果我們設計一個『量子鐘』來測量原子在激發態中的時間，有時鐘針可能會倒轉，而非前進。」
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]團隊計劃進一步研究這一現象，希望能重新詮釋光學中群延遲的物理意義。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]資料來源：
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