因果可以倒置,時間失去意義:量子力學新理論顛覆人類世界觀

2021-02-28 星空天文

量子力學中的因果循環。

因果循環。ULB

很多人喜歡把科學中的因果和哲學中的因果混為一談。在科學中，因果的定義是和時間密切相關的：某一事件導致另一事件發生，先發生的是因，後發生的為果。但是自量子力學誕生以來，科學對因果關係的理解也開始變得模糊起來。

近日一些來自布魯塞爾自由大學和牛津大學的學者提出了一種理論，進一步對傳統線性因果律發起了挑戰。在這個理論框架內，因和果是可以循環發生的，果可以導致因。

模糊是量子微觀世界的固有特徵。在量子微觀尺度下，確定性已經消失了，一切都只能用數學上的可能性來表示。無處不在的可能性導致事件之間的因果關係變得也難以確定。

這些學者在一定程度上是把這潭泥水攪得更渾了。他們在研究中使用了一個名叫單式變換（unitary transformation）的數學概念。這是一種方法，可以幫助我們理解複雜的量子系統，比如解開著名的薛丁格方程。

量子力學中，時間是一個和空間三維一樣的維度。物理學家常常會用另一種數學方法——哈密頓算符（Hamiltonian）來解薛丁格方程，而哈密頓算符常常就需要依賴時間這個維度。當我們引入單式變換後，它就成了方程中可變的一部分，在此基礎上我們如果消除哈密頓算符對時間的依賴性，那麼它就無需時間來指明特定的方向。整個理論模型也因此失去了線性特徵，變成了一個循環。環內的因可以引發果，而果也可以引發因。

這個理論本身及其意義都很難理解。重要的是目前看來它對我們的日常生活還不會有什麼影響，其因果循環效應在我們感官所能體驗到的周邊時空環境中尚不存在。

但即便如此，這個理論框架也可能會對近幾十年來科學家一直想要把量子力學和廣義相對論統一起來的努力有所啟發。而這種統一一旦確立，對我們的生活哲學，特別是對存在主義哲學中的人是否有自主性，是否可以通過選擇改變未來的認識有顛覆性。

參考

Quantum Causal Loops

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-02/uldb-qcl020921.php

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