为了拯救物理学，我们或许要放弃一个常识：现在发生的事，不会影响到过去

量子力学与常识

看一下以下三个语句：

这些都是直觉性的想法，为几乎所有的物理学家所采信。但根据发表在《自然·物理学》上的研究，它们不可能全部都是正确的，否则量子力学本身就是错的。

这是迄今为止量子力学一系列发现里的最强结果，这些发现颠覆了我们对现实的看法。具体内容请见2年前的翻译文章：量子力学迄今最具现实冲击力的悖论。

为了解释链接里的实验，许多人得出结论，它们挑战了“局部性”——远处物体需要物理媒介才能相互作用的直觉。 事实上，遥远粒子之间存在神秘联系将是解释这些实验结果的一种方式。

相反，其他人则认为这些实验挑战了“现实主义”——即我们的经验背后存在客观事实的直觉。毕竟，只有当我们的测量结果被认为与真实事物相符时，实验才难以解释。

无论哪种方式，许多物理学家都同意局部现实主义在实验层面上已“死”。

但是，如果这两种直觉都可以以牺牲三分之一为代价来大体保全呢？

越来越多的专家认为我们应该 放弃 现在的行为不会影响过去事件 的 直觉。这个选项被称为“逆因果关系”，据信可以拯救 局部性 和 现实性。

因果关系

到底什么是因果关系？ 让我们从众所周知的那句话开始：相关性不是因果关系。有些相关性是因果关系，但不是全部。

考虑两个例子。 (1) 气压计指针与天气之间存在相关性——这就是为什么我们可以查看气压计来了解天气。 但没有人认为是气压计的指针导致了气压。 (2) 喝浓咖啡与心率加快有关。 在这里说第一个导致第二个似乎是正确的。

不同之处在于，如果我们“摆动”气压计的指针，我们不会改变天气。 天气和气压计指针均受第三种因素控制，即大气压力——这就是它们相互关联的原因。当我们自己控制针头时，我们打破了与气压的联系，相关性就消失了。

但如果我们干预改变某人的咖啡消费量，我们通常也会改变他们的心率。 因果关系 是当我们摆动其中一个变量时仍然存在 的关系。

如今，寻找这些稳健相关性的科学被称为“因果发现”。 这是一个简单想法：找出当我们摆动周围的事物时还有什么多余的变化。

在日常生活中，我们通常理所当然地认为“摆动”的影响应出现在“摆动”本身之后。这是一个如此自然的假设，以至于我们没有注意到这一点是人为添加的。

但是，在科学方法论中，并没有什么原则规定必须如此。而且科幻作品经常摒弃这一假说。类似地，我们会祈祷，我们所爱的人是昨天发生的海难的幸存者——在这里，我们想象我们现在所做的事情(祈祷)可以影响过去的事情(是否遇难)。这就是逆因果关系。

量子逆因果关系

对局域性的量子威胁(远处的物体需要物理介质才能相互作用)源于北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在 1960 年代的一个论点。关于贝尔和贝尔不等式，请看上面的链接。

据说贝尔的假说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被怎样测量。逆因果模型则提出，之后测量选择会影响之前粒子的行为。这可以在不破坏狭义相对论的情况下解释奇怪的相关性。

在最近的工作中，我们为这种奇怪的相关性提出了一种简单的机制——它涉及一种熟悉的统计现象，称为伯克森悖论(Berkson's paradox)。可以阅读往期文章→才华和颜值负相关？你听说过伯克松悖论吗。

现在有一蓬勃发展的学术社区致力于研究量子逆因果关系。但对于更广泛领域的一些专家来说，还不能简单认同它。另外，还存在名为“超决定论”的令人困惑的不同观点。

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。

但超决定论将其视为天气与气压计指针之间的相关性。它假设有某种神秘的第三种东西——“超级决定因素”——控制和关联我们的选择和粒子，就像大气压控制天气和气压计一样。

所以超决定论否认测量选择是我们可以随意摆动的东西，它们是预先确定的。自由摆动会破坏相关性，就像晴雨表一样。

批评者反对超决定论削弱了科学实验所必需的核心假设。他们还说这意味着否认自由意志，因为某种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。逆因果学家以通常的自由、摇摆不定的方式进行科学因果发现。 我们说，如果人们拒绝遵循证据所引导的方向，那么就是那些忽视逆因果关系的人忘记了科学方法。

证据

逆因果关系的证据是什么？ 批评者要求提供实验证据，但这很容易：量子纠缠实验刚刚获得了诺贝尔奖。 棘手的部分是表明逆因果关系给出了这些结果的最佳诠释。

我们已经提到了消除对爱因斯坦狭义相对论的威胁的潜力。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，我们和其他人认为，逆因果关系可以更好地理解粒子微观世界不关心过去和未来之间差异的事实。

我们并不是说一切都是一帆风顺的。对逆因果的最大担忧是向过去发送信号的可能性打开时间旅行悖论的大门。

但是要制造一个悖论，过去的影响必须可被测量。如果我们年轻的祖母不能读懂“不要嫁给祖父”的建议——否则意味着我们就不会存在——就没有悖论了。在量子世界中，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以强制执行您无法一次测量所有内容的限制方面仍有工作要做。

因此，我们给出谨慎的总结陈词。在这个阶段，逆因果关系没有得到矛盾的推论，所以要朝着最大的目标前进：从“实验死亡”中拯救局部性和现实性。

https://www.sciencealert.com/to-save-physics-experts-suggest-we-need-to-assume-the-future-can-affect-the-past