時間究竟是什麼，幾百年來一直困擾着物理學家。但一項新的理論模型提出，它可能只存在於量子物體糾纏當中。
時間可能並不是我們物理現實的基本要素。新的計算為這一觀念提供了佐證，認為時間產生於量子糾纏，即兩個物體緊密相連，以至於無論相隔多遠，干擾一個物體都會擾亂另一個物體。
「幾個世紀以來，時間一直被認為是物理學中不可質疑的基本要素。它如此根植於我們的現實概念中，以至於人們認為……根本不需要定義時間，」意大利國家研究委員會的Alessandro Coppo說。但到了20世紀，量子物理學以及廣義相對論和狹義相對論的理論對時間提出了相互矛盾的觀點，這才開始改變這種觀念。
廣義相對論認為，時間融入了宇宙結構中——我們的物理現實存在於時空之中。根據該理論，在引力的作用下，時間可以彎曲和膨脹。但量子理論將時間視為一種不可塑性的東西，不會像量子物體的其他性質那樣發生變化——記錄其流逝需要一個觀察者參考外部的時鐘。
廣義相對論和量子理論描述了星體和原子等規模相差很大的物體，但由於這些物體都存在於同一個宇宙中，許多物理學家認為，對時間的理解應該在它們之間保持一致。Coppo和他的同事們就開始尋找這種單一的觀念。
為了達到目的，他們對20世紀80年代的一個新奇且有希望的想法進行了多項數學測試。其核心觀點是，當我們看到一個物體隨着時間而發生變化時，那是因為該物體與一個時鐘糾纏在一起。這意味着，作為一個真正外部的觀察者，站在糾纏系統之外，會看到一個完全靜止、不會發生變化的宇宙。在此框架內，時間不是給定的，而只是糾纏的一個結果。
在他們的數學模型中，Coppo和他的同事將時鐘表示為一個由理論微小磁鐵構成的系統，這些磁鐵與一個量子振盪器(彈簧的量子版本)糾纏在一起。研究人員選擇這些模型是因為它們在數學上很容易理解，因此可以進行明確的理論測試，並為以後可能的實驗測試奠定基礎。
他們發現，他們的系統可以用著名的薛定諤方程的一個版本來描述，該方程用於預測量子粒子的行為——但有一個關鍵的區別。薛定諤方程中包含一個變量，我們稱之為時間，而新方程有一個變量，它枚舉磁鐵的量子態。
然後，研究人員重複了同樣的計算，但假設磁鐵和振盪器的尺寸足夠大，以至於不會受到量子效應的影響。他們認為，即便對於看起來更像經典物體而非量子物體的物體，時間也可能是糾纏的結果。而他們是對的。他們的方程與物理學家自19世紀以來一直用來預測包括保齡球滾動等簡單經典物體行為的方程相匹配。但即便如此，標記振盪器行為的每個階段的變量仍然是量子糾纏的副產品。
英國利茲大學的Basil Altaie表示：「他們正在橋接量子時間和經典時間。」他說，研究人員研究了一個具體且特定的系統，並想出了一個與傳統時間相匹配的變量，這甚至可能意味着我們應該考慮時間的唯一方式就是它源自量子性。
Coppo和他的同事們也持這種觀點——糾纏只存在於量子理論中，而他們的研究表明時間的唯一性由此產生。「我們相信自然本質上是量子的，」他說。
這意味着，如果我們感知時間的流逝，那麼物理世界中就存在某種糾纏。而且，按照某些理論認為的那樣，一個不存在糾纏的宇宙中的觀察者在其最初階段——什麼都看不到變化。一切都將是靜止的。
（示意圖）
現在最大的問題是，我們是否能夠驗證任何這些想法。牛津大學的Vlatko Vedral表示，時間產生於量子糾纏的想法很有希望，但我們可能還需要更多細節，才能完全理解時間究竟是什麼——並開始進行實驗研究。他說，首先，這項研究假設兩個糾纏的系統不會相互作用，但這可能並不總是現實的。
Vedral說，時鐘和其他物體甚至可能需要相互作用才能糾纏在一起。理解當這兩個物體不斷相互作用時，由此產生的時間類型會發生什麼變化，對於制定可檢驗的量子引力理論進一步至關重要。
