2022年，諾貝爾物理學(xué)獎授予了實驗工作，表明量子世界必須打破我們關(guān)于宇宙如何運作的一些基本直覺。許多人看了這些實驗后得出結(jié)論，它們挑戰(zhàn)了"位置性"--遙遠(yuǎn)的物體需要一個物理中介來進(jìn)行互動的直覺。而事實上，遙遠(yuǎn)的粒子之間的神秘聯(lián)系將是解釋這些實驗結(jié)果的一種方式。

其他人則認(rèn)為這些實驗挑戰(zhàn)了"現(xiàn)實主義"--關(guān)于我們的經(jīng)驗背后有一個客觀的事態(tài)的直覺。畢竟，只有當(dāng)我們的測量被認(rèn)為對應(yīng)于真實的東西時，這些實驗才會難以解釋。無論如何，許多物理學(xué)家同意被稱為"死于實驗"的局部現(xiàn)實主義。

但是，如果這兩種直覺都能被拯救，而犧牲了第三種直覺呢？越來越多的專家認(rèn)為，我們應(yīng)該放棄現(xiàn)在的行動不能影響過去的事件這一假設(shè)。這個方案被稱為"逆向因果關(guān)系"，它聲稱可以同時挽救局部性和現(xiàn)實主義。

因果關(guān)系

因果關(guān)系到底是什么？讓我們從大家都知道的那句話開始：相關(guān)不是因果關(guān)系。有些相關(guān)關(guān)系是因果關(guān)系，但不是全部。這有什么區(qū)別呢？

考慮一下兩個例子。(1) 在晴雨表指針和天氣之間有一種相關(guān)性--這就是為什么我們通過觀察晴雨表來了解天氣。但是沒有人認(rèn)為晴雨表指針導(dǎo)致了天氣的變化。(2) 喝濃咖啡與心率升高有關(guān)。在這里，說第一種情況導(dǎo)致第二種情況似乎是正確的。

不同的是，如果我們"搖動"晴雨表指針，我們不會改變天氣。天氣和氣壓計指針都是由第三種東西控制的，即大氣壓力--這就是為什么它們是相關(guān)的。當(dāng)我們自己控制指針時，我們打破了與氣壓的聯(lián)系，相關(guān)性也就消失了。

但是如果我們進(jìn)行干預(yù)，改變某人的咖啡消費，我們通常也會改變他們的心率。因果關(guān)系是那些當(dāng)我們改變其中一個變量時仍然保持的關(guān)系。

這些天來，尋找這些強(qiáng)有力的相關(guān)性的科學(xué)被稱為"因果發(fā)現(xiàn)"。這是一個簡單想法的大名：當(dāng)我們擺動周圍的事物時，找出其他變化。

在普通生活中，我們通常想當(dāng)然地認(rèn)為，擺動的效果會比擺動本身更晚顯現(xiàn)出來。這是一個非常自然的假設(shè)，以至于我們沒有注意到我們正在做這個假設(shè)。

但是科學(xué)方法中沒有任何東西要求這種情況發(fā)生，而且在幻想小說中很容易被拋棄。同樣，在一些宗教中，我們祈禱我們的親人在昨天的沉船事故的幸存者中，例如。我們在想象，我們現(xiàn)在所做的事情可以影響到過去的事情。這就是追溯性。

量子追溯性

量子對位置性的威脅（遙遠(yuǎn)的物體需要一個物理中介來互動）源于北愛爾蘭物理學(xué)家約翰-貝爾在20世紀(jì)60年代的一個論點。貝爾考慮了這樣的實驗：兩個假設(shè)的物理學(xué)家，愛麗絲和鮑勃，各自從一個共同的源頭接收粒子。每個人從幾個測量設(shè)置中選擇一個，然后記錄一個測量結(jié)果。重復(fù)多次后，該實驗產(chǎn)生了一個結(jié)果列表。

貝爾意識到，量子力學(xué)預(yù)言在這個數(shù)據(jù)中會有奇怪的相關(guān)性（現(xiàn)已證實）。它們似乎暗示，愛麗絲選擇的環(huán)境對鮑勃的結(jié)果有微妙的"非局部"影響，反之亦然--盡管愛麗絲和鮑勃可能相隔數(shù)光年。據(jù)說貝爾的論點對愛因斯坦的狹義相對論構(gòu)成了威脅，而狹義相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的一個重要組成部分。

但這是因為貝爾假設(shè)量子粒子不知道它們在未來會遇到什么測量。逆因模型提出，愛麗絲和鮑勃的測量選擇會影響回到源頭的粒子。這可以解釋奇怪的相關(guān)性，而不會破壞狹義相對論。

在最近的工作中，我們?yōu)槠婀值南嚓P(guān)性提出了一個簡單的機(jī)制--它涉及到一個熟悉的統(tǒng)計現(xiàn)象，叫做伯克森偏差。

現(xiàn)在有一個蓬勃發(fā)展的學(xué)者群體在研究量子溯源性。但對于更廣泛領(lǐng)域的一些專家來說，它仍然是看不見的。它被混淆為一種叫做"超決定論"的不同觀點。

超級決定論

超級決定論同意逆轉(zhuǎn)性的觀點，即測量選擇和粒子的基本屬性在某種程度上是相關(guān)的。

但超級決定論把它當(dāng)作天氣和氣壓計指針之間的相關(guān)性。它假設(shè)有一些神秘的第三種東西--"超級決定者"--控制和關(guān)聯(lián)我們的選擇和粒子，就像大氣壓力控制天氣和氣壓計那樣。

因此，超決定論否認(rèn)測量選擇是我們可以自由地隨意擺動的東西，它們是預(yù)先決定的。自由的擺動會打破相關(guān)關(guān)系，就像在氣壓計的案例中一樣。批評者反對說，超決定論因此削弱了進(jìn)行科學(xué)實驗所需的核心假設(shè)。他們還說，這意味著否認(rèn)自由意志，因為有東西在控制測量選擇和粒子。

這些反對意見并不適用于追溯因果論。逆因論者以通常的自由、搖擺的方式進(jìn)行科學(xué)因果發(fā)現(xiàn)。我們說，如果他們拒絕跟隨證據(jù)的指引，那么否定追溯性的人就是忘記了科學(xué)方法。

證據(jù)

追溯性的證據(jù)是什么？批評者要求提供實驗證據(jù)，但這很容易：相關(guān)實驗剛剛獲得諾貝爾獎。棘手的部分是證明追溯性是對這些結(jié)果的最佳解釋。

我們已經(jīng)提到有可能消除對愛因斯坦狹義相對論的威脅。在我們看來，這是一個相當(dāng)大的暗示，令人驚訝的是，我們花了這么長時間來探索它。與超決定論的混淆似乎主要歸咎于此。

此外，我們和其他人都認(rèn)為，追溯性使粒子的微觀世界不關(guān)心過去和未來之間的區(qū)別這一事實更有意義。

但是，對追溯性最大的擔(dān)心是有可能向過去發(fā)送信號，為時間旅行的悖論打開大門。但要制造悖論，在過去的影響必須被測量。如果我們年輕的祖母不能讀懂我們的建議，避免與祖父結(jié)婚，意味著我們不會來存在，就沒有悖論。而在量子的情況下，眾所周知，我們永遠(yuǎn)不可能同時測量所有的東西。

不過，在設(shè)計具體的追溯模型方面還有很多工作要做，這些模型可以執(zhí)行這一限制，即你不能同時測量所有的東西。因此，我們將以一個謹(jǐn)慎的結(jié)論結(jié)束。在這一階段，逆向因果關(guān)系的風(fēng)頭正勁，所以要向著最大的目標(biāo)前進(jìn)：把局部性和現(xiàn)實主義從"實驗的死亡"中拯救出來。