據外媒報導，我們都太熟悉時間會不可阻擋地前進，但它為什麼會沿著一個方向流動仍是物理界上的一個謎。幾年前，澳大利亞物理學家Joan Vaccaro提出了一個新的時間量子理論，現在一個團隊正計劃通過在核反應堆中尋找時間膨脹來驗證這個假說。

“時間之箭”從過去指向未來，但物理學很難解釋為什麼它傾向於一個方向而不是另一個方向。對於這種不對稱性，最被廣泛接受的解釋是熱力學第二定律，該定律指出，時間傾向於向熵增加的方向流動，熵本質上是衡量系統無序程度的指標。

但根據Vaccaro的時間量子理論，熵更多的是時間流動的一種表徵而非根本原因。她用了一個樹在風中飄動的類比–雖然樹葉（熵）看起來像是在搖晃樹，但它們本身並不負責運動，而是另一種力（風）作用的結果。在這個新理論中，“風”是由時間反演對稱性violations（以下簡稱T violations）產生。

Vaccaro指出，物理學認為空間和時間是相互聯繫的，即時空。但大自然似乎把這兩者區分開來對待。比如從經驗中我們知道，物體是在空間中本地化的，然而對於時間來說就不是這樣了，某一對象可以在不同的時間裡都能找到。

顯然這不是大家熟知的宇宙經驗同時也違背了運動定律和質量守恆定律。但Vaccaro提出，T violations使得物質不可能在時間上保持本地化。因為T violations，對像不是隨機地出現和消失而是連續地存在。

Vaccaro提出，量子尺度上的某些東西會在本地產生T violations，如果有足夠多的T violations發生，它就會開始在宏觀尺度上產生更廣泛的影響

Vaccaro的量子時間理論跟公認的物理學有著很大的不同，她坦率地承認這是有爭議的並且很有可能是錯誤的。但重要的是，就像任何好的假設一樣，需要一種方法通過實驗來驗證它。

被稱為中微子的亞原子粒子可能掌握著解開整個謎團的鑰匙。最近的研究表明，中微子表現出了時間不對稱。

於是在一項新的研究中，來自格里菲斯大學、澳洲國家測量研究所(NMI)和澳大利亞核科學技術組織(ANSTO)的研究人員試圖從中微子中測量出這些T violations。

中微子和它們的反物質對應物–反中微子是在核反應堆中產生的，所以新實驗將在那裡進行。研究小組在悉尼的OPAL反應堆安裝了兩個非常精確的原子鐘，他們的想法是，如果原子鐘不同步，那麼這將成為量子時間膨脹的證據，量子時間膨脹本身就是本地化T violations的證據。

時間膨脹是一個非常值得研究的現象。如果地面上有一個原子鐘，且在繞地球運行的衛星上也有一個，那麼地面上的原子鐘會比天空中的原子鐘走得稍微快一點。這要歸功於重力的不同，而重力會扭曲時空。

Vaccaro表示，雖然目前沒有理由相信核反應堆也會發生時間膨脹，但如果發現任何時間膨脹的跡象就可以支持她的假設。

為了展開調查，研究小組將使用兩個計時站，一個距離反應堆5米，一個10米。每個觀測站都會部署一個銫原子鐘、三個次級原子鐘和一系列測量系統，這些測量系統能將把原子鐘的誤差縮小到十億分之一秒以內。

該實驗將持續收集數據6個月時間，其中包括定期關閉反應堆進行維護的時間。這些將作為有用的控制，因為任何時間膨脹效應都應該在停機期間停止。

結果可能會非常吸引人。幾乎可以預期會有一個零結果，它會讓我們回到物理學的既定路徑上。但如果該實驗確實發現了時間膨脹的證據，那麼這將是一個巨大的突破。這是一個很大的“如果”，但至少值得科學家們去確認一下。

“我說的可能都是錯的，”Vaccaro在2017年的一段視頻中曾這樣說過，“但決定這是否是一個好理論的不是我–而是自然。如果大自然能證明這一點，那將是非常了不起的。所以我認為，這才是應該努力的地方。”