08 年 2023 月 XNUMX 日 (
Nanowerk新闻)
2022年诺贝尔物理学奖 因实验工作表明量子世界必须打破我们对宇宙如何运作的一些基本直觉而获奖。
许多人研究了这些实验并得出结论，它们挑战了“局部性”——远处物体需要物理中介才能相互作用的直觉。事实上，遥远粒子之间的神秘联系将是解释这些实验结果的一种方式。
其他人则认为这些实验挑战了“现实主义”——我们的经验背后存在客观的事态的直觉。毕竟，如果我们的测量被认为与真实的东西相对应，那么实验就很难解释。不管怎样，许多物理学家都同意
所谓本土现实主义的“实验死亡”。
但如果这两种直觉都可以被保存，而牺牲第三种直觉呢？越来越多的专家认为，我们应该放弃当前行动不会影响过去事件的假设。这种选择被称为“逆因果关系”，声称可以拯救局部性和现实主义。
因果关系
因果关系到底是什么？让我们从大家都知道的那句话开始：相关性不是因果性。有些相关性是因果关系，但不是全部。有什么不同？考虑两个例子。 (1) 气压计指针与天气之间存在相关性——这就是为什么我们通过查看气压计来了解天气。但没有人认为气压计指针是造成天气的原因。 (2) 喝浓咖啡与心率升高相关。在这里，说第一个原因导致第二个似乎是正确的。不同之处在于，如果我们“摆动”气压计指针，我们不会改变天气。天气和气压计指针都受第三种因素控制，即大气压——这就是它们相互关联的原因。当我们自己控制针时，我们就断开了与气压的联系，相关性就消失了。但如果我们干预改变某人的咖啡摄入量，我们通常也会改变他们的心率。因果相关性是指当我们改变其中一个变量时仍然存在的相关性。如今，寻找这些强大相关性的科学被称为“因果发现”。这是一个简单想法的大名：找出当我们摆动周围的事物时还会发生什么变化。在日常生活中，我们通常理所当然地认为摆动的影响会比摆动本身更晚显现出来。这是一个如此自然的假设，以至于我们没有注意到我们正在这样做。但科学方法中没有任何东西要求这种情况发生，而且在奇幻小说中很容易被抛弃。同样，在某些宗教中，我们祈祷我们所爱的人是昨天海难的幸存者之一。我们想象我们现在做的事情会影响过去的事情。这就是逆因果关系。
量子逆因果关系
对局部性的量子威胁（遥远的物体需要物理中介才能相互作用）源于北爱尔兰的一个论点
物理学家约翰·贝尔 在 1960 世纪 XNUMX 年代。贝尔考虑了两个假设的物理学家爱丽丝和鲍勃的实验，每个人都从一个共同的来源接收粒子。每个人选择多种测量设置之一，然后记录测量结果。重复多次后，实验会生成一个结果列表。
贝尔意识到量子力学预测这些数据中将会存在奇怪的相关性（现已得到证实）。他们似乎暗示爱丽丝的设置选择对鲍勃的结果有微妙的“非本地”影响，反之亦然——尽管爱丽丝和鲍勃可能相距数光年。据说贝尔的论点对阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论构成了威胁，狭义相对论是现代物理学的重要组成部分。
但那是因为贝尔假设量子粒子不知道它们将来会遇到什么测量。
逆因果模型 提出爱丽丝和鲍勃的测量选择会影响源头的粒子。这可以在不违反狭义相对论的情况下解释奇怪的相关性。
在最近的工作中，
我们提出了 一种奇怪的相关性的简单机制——它涉及一种熟悉的统计现象，称为伯克森偏差（
在这里查看我们的热门总结）。
现在有一批正在蓬勃发展的学者致力于量子逆因果关系的研究。但对于更广泛领域的一些专家来说，它仍然是看不见的。它对称为“超决定论”的不同观点感到困惑。
超决定论
超决定论 同意逆因果论，即测量选择和粒子的基本属性在某种程度上是相关的。
但超级决定论将其视为天气与气压计指针之间的相关性。它假设存在一些神秘的第三件事——“超级决定因素”——它控制并关联我们的选择和粒子，就像大气压力控制天气和气压计一样。
因此，超决定论否认测量选择是我们可以随意调整的东西，它们是预先确定的。自由摆动会破坏相关性，就像晴雨表的情况一样。
批评对象 因此，超决定论削弱了进行科学实验所需的核心假设。他们还说这意味着否认自由意志，因为
有东西在控制 测量选择和粒子。
这些反对意见不适用于逆因果关系。逆因果论者以通常自由、摇摆不定的方式进行科学因果发现。我们说，那些忽视逆因果关系的人如果拒绝遵循证据的导向，就忘记了科学方法。
证据
逆因果关系的证据是什么？批评者要求提供实验证据，但这很简单：相关实验刚刚获得了诺贝尔奖。棘手的部分是表明逆因果关系对这些结果给出了最好的解释。
我们已经提到了消除爱因斯坦狭义相对论威胁的潜力。在我们看来，这是一个相当大的暗示，令人惊讶的是我们花了这么长时间来探索它。与超决定论的混淆似乎是主要原因。
此外，
we 和
其他类 认为逆因果论可以更好地理解粒子的微观世界不关心过去和未来之间的差异这一事实。
我们并不是说一切都是一帆风顺的。对追溯因果关系最大的担忧是有可能向过去发送信号，从而打开时间旅行悖论的大门。但要制造悖论，就必须衡量过去的影响。如果我们年轻的祖母无法理解我们关于避免与祖父结婚的建议，这意味着我们不会存在，这并不存在悖论。在量子情况下，众所周知，我们永远无法同时测量所有内容。
尽管如此，在设计具体的逆因果模型方面还有很多工作要做，以强制执行这一限制，即您无法立即测量所有内容。因此，我们将以谨慎的结论结束。在这个阶段，逆因果论正顺风顺水，因此我们将朝着最大的目标前进：将局部性和现实主义从“实验死亡”中拯救出来。
