正如荷马所述，奥德修斯经历了一场史诗般的旅程，逆风而行，从特洛伊回到他的家乡伊萨卡。他访问了许多土地，但大多数时间与女神卡吕普索生活在她的岛屿上。我们可以想象他的妻子佩内洛普会问他那个特定的时间。奥德修斯可能会回答：“没什么。事实上，它是低于零的。与卡吕普索共处了负五年。我怎能在只有十年后回到家呢？如果你不相信我，可以问问她。”事实证明，量子粒子就像奥德修斯一样狡猾，正如我们在《物理评论快报》上发表的一项实验所示。光子的到达时间不仅可以暗示它们与其他粒子共处的时间是负的，而且如果问这些其他粒子，它们会证实这一说法。我们的实验使用了光子——光的量子粒子——以及它们必须经过的云状铷原子。这些原子与光子有一种“共振”，这意味着光子的能量可以暂时转移到原子上，形成原子激发。这使得光子可以在原子云中“停留”一段时间，然后再被释放。为了使这种共振有效，光子必须具有明确的能量，与激发铷原子所需的能量相匹配。但是，根据海森堡著名的不确定性原理的一种形式，如果光子的能量是明确的，那么它的时间测量就必须是不确定的：光子所占据的光脉冲必须具有较长的持续时间。这意味着我们无法确切知道光子何时进入该云，但我们可以平均知道它何时进入。如果这样的光子发射到云中，最有可能的结果是它的能量将转移给原子，然后作为向随机方向传播的光子重新发射。在这种情况下，光子被散射，未能到达它的伊萨卡。光子到达时间但是如果光子确实直接穿过，会发生一件奇怪的事情。根据光子进入云的平均时间，可以计算出它预计会在云的另一侧到达的平均时间，假设它以光速（光子通常是这种速度）旅行。结果发现，光子实际上到达的时间远比预期要早。事实上，它到达的时间如此之早，以至于它似乎在云中花费了负的时间——平均而言，在进入之前就已经退出。这种效应已经被人们知道几十年，并在1993年的一项实验中得到了观察。但物理学家们普遍决定不认真对待这种负时间。这是因为可以通过说，只有长时间脉冲的最前面部分能够直接穿过原子云，而其余部分被散射来解释。这导致成功（未散射）的光子到达的时间比直观上预期的要早。不过，艾夫拉伊姆·施泰因伯格（Aephraim Steinberg），那篇1993年论文的作者之一，并不是那么快就接受了对负时间的这种否定。在他位于多伦多大学的实验室里，他想知道如果向云中的铷原子询问光子以激发状态在它们中间停留了多长时间，会发生什么。在一次初步实验结果不确定后，他请我这个量子理论家帮助他研究应该期待什么。当我们谈论查询原子时，实际上是指在光子通过云的同时不断对原子进行测量，以探测光子的能量是否当前在此驻留。但是这里有一个微妙之处：量子物理中的测量不可避免地会干扰被测量的系统。如果我们要精确测量光子是否在每一个时间瞬间都驻留在原子中，我们将会阻止原子与光子相互作用。就好像，仅仅通过密切观察卡吕普索，我们就会让她无法接触到奥德修斯（反之亦然）。这就是著名的量子扎诺效应，这将摧毁我们想要研究的现象。我们的实验解决方案是进行非常不精确（但仍然精确校准的）测量。这是为了保持干扰微不足道所付出的代价。具体来说，我们通过铷原子云发射了一束微弱的激光光束——与单光子脉冲无关，并测量光束光的相位中的微小变化，以探测原子是否被激发。任何一次实验的单次运行只能粗略指示光子是否驻留在原子中，但对数百万次运行的平均值可以得到准确的驻留时间。令人惊讶的是，当光子直接穿过云时，这一微弱测量的驻留时间的结果，正好等于光子平均到达时间所暗示的负时间。在我们的研究之前，没有人怀疑在完全不同的情况下测量的这两段时间。