看到科研的初心

张炯强

最近，几项国际科研成果颇有意思。

英国和奥地利维也纳的物理学家联合团队展示了量子系统是如何沿着两条相反的时间箭头同时演化的——在时间上既向前也向后。

这是什么概念？难道时间真能倒流？研究者解读，几个世纪以来，哲学家和物理学家一直在思考时间的存在。如今，人们的经验似乎消除了关于时间存在和继续的任何怀疑。在自然界中，过程往往会自发地从无序程度较低的状态进化到无序程度较高的状态，这种倾向可以用来识别时间箭头。在物理学中，这是用“熵”来描述的。如果一种现象产生了大量的熵，观察它的时间反转就非常不可能，甚至于在本质上成为不可能。然而，当产生的熵足够小时，就有不可忽略的概率看到一个现象的时间反转自然发生。

研究者举例，如果让我们看到牙膏从牙刷上跑回牙膏管里，我们会毫无疑问地认为这是一天的倒带记录。然而，如果我们轻轻挤压牙膏管，只有一小部分牙膏出来，就不太可能看到它重新进入管子，被管子的减压吸入。运用这个“挤牙膏”的原理，研究者进行了量子系统实验。其结果是，量子系统在一个或另一个时间方向进化（如同牙膏从管子里出来或回到管子里）。这项近日发表在《通信物理学》上的研究让人们有必要重新思考，在量子定律发挥关键作用的背景下，时间流是如何被理解和表示的。

另外，一个国际合作团队解开了地球上水的起源的持久之谜，他们发现太阳是一个令人惊讶的潜在来源。研究人员发现，太阳风（由来自太阳的带电粒子组成，主要是氢离子）在太阳系早期小行星撞击地球时携带的尘埃颗粒表面产生了水。

这种新的太阳风理论是基于一颗名为“丝川”的S形近地小行星的微小碎片进行细致的逐个原子分析得出的。这项研究不仅让科学家对地球上过去的水源有了深刻的了解，而且有助于未来的太空任务。研究者表示，宇航员如何在不携带补给的情况下获得足够的水，是未来太空探索的障碍之一，此项研究意味着宇航员可能直接从行星表面的灰尘中处理淡水供应，比如月球。

还有，荷兰代尔夫特理工大学的一组研究人员设计出世界上最精确的微芯片传感器之一。这项创新居然来自于疫情隔离期间一名科学家对蜘蛛网的观察。这名科学家家里的露台上有很多蜘蛛网。他突然意识到，蛛网是很好的振动探测器，为什么不借助蛛网数百万年的进化，将其作为超敏感设备的初始模型呢？一项仿生学、量子科学、纳米技术结合的成果由此诞生。

这几项有趣的科学研究皆属原创，研究者不是为论文而研究，也不为利益所捆绑。这里，看到更多的是研究的初心：做科研不功利，一切皆为破解大自然的奥秘，为人类增添一件认识世界、改造世界的工具。