说实话——物理这东西，有时候确实让人觉得枯燥又抽象。但偶尔，真的只是偶尔，会冒出来一项研究，让那些见多识广的专家们都不敢相信自己的眼睛。这次就是这样。
一个研究团队刚刚发表了成果，说光子——那些以每秒18.6万英里狂奔的小家伙——居然能在进入一种材料之前就穿过去了。我知道，我知道。先别急着反驳，让我慢慢给你讲讲到底发生了什么。
实验设计：光的神奇旅程
想象一下，你向一团原子云发射单个光子。听起来很简单对吧？光子应该直接穿过去……除非它被原子吸收然后重新发射出来。这就是这个实验的关键。
这些特殊的原子——记好了，是铷原子——可以暂时"借用"光子的能量。就像接力赛一样，棒在传到下一个队友手里之前，会在队友手里停一小会儿。光子作为激发态在原子云里待一会儿，然后被释放出来，继续它的旅程。
好，现在有意思的来了。由于海森堡不确定性原理——对，就是那个很有名的原理——当光子的能量非常精确的时候（它必须这么精确才能和原子相互作用），它的时间就变得模糊了。你没法精确知道它什么时候进入云层，只能知道一个平均值。
奇怪的发现
于是这些研究者做了一个物理学家该做的事：他们测量光子从另一端出来的时间，然后和它以光速飞行应该到达的时间做比较。
结果呢？光子提前到了。不是提前一点点——而是提前到如果你计算它们在云层里待了多久，得到的居然是负数。它们在进入之前就出去了。
这个发现其实不算新鲜。物理学家几十年前就注意到了这种效应的迹象。但那时候大家都说："别担心，这只是错觉。光是脉冲的前沿没有被散射，所以看起来像是负时间。"
这个解释在数学上是行得通的。但有一个人不买账——多伦多大学的艾弗拉伊姆·斯坦伯格。他想知道，如果问问原子本身，光子到底在那里待了多久，它们会怎么说。
去问原子
好，我超喜欢这个部分。怎么问一个原子，光子在那里晃了多久？
窍门是一种叫做"弱测量"的技术。你在光子穿过云层的同时，向云层发射一束较弱的激光。这束光会捕捉原子量子态的微小变化——本质上就是在告诉你，原子有没有被光子的能量激发过。
现在关键是平衡：如果你测量得太精确，就会让量子系统坍缩，把你要研究的过程给破坏掉（这就是著名的量子芝诺效应——盯得太紧反而改变结果）。所以研究者只能接受一个tradeoff：测量不那么精确，但校准得足够好，统计几百万次实验后仍然能得到准确结果。
然后，震撼时刻来了：当他们从原子的视角来测量时，光子能量在原子里的"停留时间"——和光子到达时间所暗示的负时间完全吻合。
所以，时间真的是负的吗？
等等，我得在这里踩一脚刹车。我不想让你以为物理学家发现了时间旅行的方法，或者我们一直以来对因果关系的理解都是错的。
老实说，这里的"负时间"是一个数学上的产物，来自于我们在量子系统中如何定义和测量时间。它是真的——数学预言了它，实验也证实了它。但是它到底意味着什么？从哲学角度怎么看？这个问题目前还没有定论。
有些物理学家认为这只是我们定义"在某区域停留时间"方式的问题——这个定义在日常生活中很好用，但到了量子世界就变得奇怪了。另一些人，比如斯坦伯格，则更愿意接受这个结果的字面意思，觉得我们可能需要重新审视一些基本假设。
为什么这很重要
这就是我真正激动的地方：这个研究提醒我们，量子层面的现实是真的很"怪"。不是比喻的那种怪。不是"有点反直觉"的怪。是真的奇奇怪怪，我们人类尺度的直觉根本应付不来。
我们总觉得物理学在基本层面上已经搞清楚了。确实，我们取得了惊人的进步。但像这样的实验不断告诉我们，宇宙还有很多层面我们没有真正揭开。
而且我就是喜欢这个故事里的那种科学创造力——研究者们基本上就是在问原子："打扰了，这位原子先生，那个光子在这里晃悠了多久？"原子呢，用它量子式的方式回答："负五年。"——借用研究者自己打的比方。
这种科学上的奇思妙想——用意想不到的方式去询问一个系统——才是真正推动突破的东西。
所以下次如果有人跟你说物理已经搞清楚了，没意思了，就把这项实验甩给他看。光可以在进入之前就出去。原子会证明这一点。说真的？挺神奇的。