(量子力学) 未来可以影响现在和过去

(量子力学) 未来可以影响现在和过去

一种新的理论认为，过去、现在、未来是可以相互影响的……

“客观世界仅仅是存在，并没有发生着什么。”——数学家兼物理学家的赫尔曼·外尔于1949年如是写道。以他的这一观点看，宇宙就像延展在空间中那样也延展在时间里。时间并不流逝，过去、未来和现在一样真实。倘若这和你的直觉相悖，那恐怕只有一个理由：因果方向性。过去的事件导致现在，进而引出未来。如果时间果真像空间那样，那为什么未来的事件不能对现在和过去造成影响呢？

未来可以影响现在和过去

它们也许真的可以。知名物理学家如约翰·惠勒、理查德·费曼、丹尼斯·夏默以及亚基尔·阿哈罗诺夫都猜想因果性是双向的，未来或许可以影响过去。如今，这一立场的头号倡导者是剑桥大学专研物理时间的哲学家胡·普莱斯。“‘这个世界是否允许我们对过去进行有限的控制？’这个问题的答案——”普莱斯称，“是可以。”而且，普莱斯以及其他一些人还声称，这种控制存在的证据已经等待我们半个多世纪了。

他们说，证据就是“纠缠”：它是量子力学的一个典型特征。在这里，“纠缠”的含义和男女纠缠有相通的内涵，都是一种特殊的、暗含麻烦的关系。相纠缠的粒子在实验室中生成时相距很近，随后被发射分开。它们就像一对魔术骰子，你在拉斯维加斯“掷”出一个（即对它进行一次测量），而你的朋友在新泽西州的大西洋城掷出另一个，每个骰子的点数都是随机的。但不论两边点数是多少，它们都之间都有一个联系：比如相等，或者总是相差一个点。如果平时见到这种事，你也许会认为投掷前骰子就有偏向或受控制。但任何千术都做不到这一点：毕竟，大西洋城的骰子会根据拉斯维加斯的结果改变自己的点数，反之亦然，而且即便是两边同时掷出也是如此。

纠缠的标准解释是，两个粒子之间有某种瞬时联系。它们之间的任何联系都会瞬间通过它们之间的距离，速度无限快。显然这已经突破了相对论所允许的信息传递最快速度——光速。根据爱因斯坦的理论，任何事物都不应该违背这一点。他由此想到，这背后一定有一种超出量子力学解释范围的新的物理规律在起作用。

试想，如果不是粒子（骰子）之间以瞬时相联系，也不是它们的结果已经提前确定，我们似乎已经没有别的解释。但现在普莱斯让我们考虑这么一种难以置信的情形：对纠缠中的粒子之一做的任何操作会引发一个效果，这个效果沿时间向过去运动，回到

两个粒子紧挨着、相互作用强烈的时刻。此刻，它们交换来自未来的信息，改变对方的行为，然后将这效果又发送到未来。这样就无需瞬时联系，也不违背相对论了。

过去一端高度有序，而未来一端高度无序

这么看，这个解释只是把一种麻烦的行为（跨越任意距离瞬时传递信息）换成了另一种（信息沿时间回溯）而已。我们真的会为信息从未来回追过去而感到困扰吗？说到底，从数学上看，空间纠缠和时间纠缠是相同的，我们对信息在空间各向传播也没什么疑问嘛。

就拿随处可见的冰棒棍来说明这个问题吧。根据你向棍子两端用力的不同，棍子会弯曲或者变形。现在想想看，如果棍子的两端不是在空间中分隔而是在时间里分隔，我们仍可以运用相似的逻辑：棍子中间会怎样取决于两端的位置。对相纠缠的粒子而言，两端是在时间轴上的。一端是它们在实验室中被造出来、两两紧挨的时刻；另一端是相距很远后，受到测量的时刻。这中间某个时刻二者的行为，就靠过去和未来两端传过来的信息决定。

这种逆因果的概念和量子力学中的很多概念一样，在范围上有一定限制。只有在特定的条件下，我们才能看到未来对过去的影响。虽然单个的粒子过程可以沿时间来回，但整个宇宙还是偏往“与时俱进”，因为它的过去一端高度有序，而未来一端则是高度无序的。我们的宿命就是这种非对称的缩影。

我们对时间流逝的感官、进而对自由意志的认识也是由此而来。我们感觉过去是确定的，因为在随着宇宙从高度有序滑向更加混乱的未来的过程中，我们有对过去进行记录；而对未来，我们则没有这种记录。其实，你可以将未来定义成“我们不知道的部分”。我们对未来所不知道的事情之一，就有我们不知道在未来会发生什么。要想获得这些信息，就只有生活下去。我们的抉择也许是命中注定的，但我们仍需一步步走下去，由此来为我们的意志确定意义。

开放的“未来”与逆因果

但在量子层面上，时间是混乱的。海森堡的不确定性原理让我们对未来和过去的事件都不能了解确切的信息。从更深的层次上说，这些事件并不因为我们不知道发生了什么而彻底“逝去”——它们都在开放的“未来”之中。因此，它与我们能影响过去的观点是一致的。量子力学重新划定了无知与确知、因而也划定了未来和过去的界线。

但我们对过去的控制是有限的——这也是必须的，否则宇宙就会为一个巨大的逻辑悖论瓦解。量子力学让你没法造成那种影响，它只是在时间之流中激起一个、只是小小的一个涡流。

逆因果批判者并不批评逆因果这个概念奇怪（因为所有对纠缠的解释都是怪异的），他们认为支持者还需厘清观念、构建一个羽翼丰满的理论。牛津大学哲学家大卫·华莱士说：“你不能放着量子力学原封不动而光嚷嚷‘我可以用逆因果来解释它’。你应该提出一个与量子力学等价的逆因果的经验理论。而现在还没有这样的理论。”

支持者接受批评。圆周物理研究所的物理学家马特·莱菲说：“真正想研究逆因果的人都得给出真材实料。而实际上，现在并不是所有人都把它当回事。我觉得这么做是对的。”交换诠释是最为成熟的逆因果模型之一，由华盛顿大学的物理学家约翰·克莱默提出。按照他的说法，每个事件都发出一种沿时间两端传播的波，将粒子的测量和一开始粒子的制备联系起来，但这种波在时空间的其它位置则会相互抵消。但华莱士认为，即便是这幅理论图景也只是“一个想法大纲”。现今依旧没有逆因果的完整模型。

不过，就算不存在逆因果，它也激发了对量子力学的新思考。比如，过去人们坚信我们不可能在测量粒子时不对其带来干扰。但在亚基尔·阿哈罗诺夫团队研究一个与克莱默的模型相似的逆因果模型时，他们提出了一种“弱测量”的技术。他们想到，对量子体系的探测可以足够轻巧，使探测带来的效果消失在体系自身怪异的不确定性中，而你仍可以从不断的探测中筛选提取出有用的信息。阿哈罗诺夫团队在试验中运用了这一技术，他们认为这位逆因果提供的证据——但使用这种技术并不一定需要引进逆因果。

其他研究者利用逆因果来解释既有的结果。比如，普莱斯的合作者、圣何塞州立大学的理论物理学家肯·瓦尔顿就认为，逆因果是理解一种称为受阻自发发射过程的最自然的方式。一个一般情况下会发射光的原子，当它的外层电子不能吸收发射的光的时候，就会停止发射。因此，一个事件（发射）取决于某件未来会或不会发生的事件（吸收）。瓦尔顿说：“这是粒子探测并了解未来、然后以此决定行为、不进行衰变的一个实例。在通常的因果模型下，这就很难解释。”

物理学回到思想之路

逆因果模型迫使物理学家重新考虑那些确立已久的禁区。在给未来对现在赋予一个角色的努力中，它联系上了一条上溯至柏拉图和亚里士多德的思想之路。柏亚二人认为，自然和人一样，是围绕终点和目标而组织起来的。就像面包师的目的是烤面包那样，雨水的目的是降落地面，种子的目的是长成大树。

在牛顿那一代人证明了我们可以只用当前的情形预测自然物体的未来之后，这种目的论就不再是科学的主流。

未来没有了确定的作用，也没必要有。然而逆因果出现后，物理学在这一问题上恐怕不得不回到那个古老的思想上了。

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