革新性的量子理论:未来可能会影响过去

量子理论中存在诸多反直觉的观念,例如,标准量子理论指出,在粒子被测量之前,它们没有明确的状态。

另外,当两个粒子相互作用时,它们可能会出现量子纠缠的现象。其中一个粒子的量子态会影响另一个粒子的量子态,无论它们相距多远。爱因斯坦把这种现象描述为“鬼魅般的超距作用”,因为纠缠粒子对之间的交流速度可能会超光速。

由于粒子之间的距离不会影响到它们的量子态,科学家转而研究时间是否在量子力学中发挥作用。为此,物理学家提出了一种革新性的量子理论——反因果律。在因果律中,原因必定在结果之前,即过去影响未来。然而,反因果律刚好与此相反,未来会影响过去。基于这样的理论,可以解释量子力学中存在的诸多问题。

在最近发表于《英国皇家学会学报A》(Proceedings of The Royal Society A)的研究中,查普曼大学的Matthew S Leifer博士和圆周理论物理研究所的Matthew F Pusey博士阐述了这个新理论。根据该理论,粒子可以穿越时间回到它被纠缠的时候,并影响另一个粒子。物理学家指出,除非能够证明时间肯定会向前推进,否则反因果律是一种可能性。

Leifer博士表示,我们现在有很多关于量子理论的现实主义解释,包括贝尔定理,但它们往往难以进一步发展。因此,唯一的选择也许就是放弃现实主义,或者打破标准的现实主义框架。

简而言之,反因果律认为影响可以作用于过去。这意味着当科学家决定要测量给定的粒子时,该选择可以影响粒子本身的性质,甚至可以影响过去的纠缠粒子,从而避开爱因斯坦描述的“鬼魅般的超距作用”。换言之,纠缠效应成为反因果影响。

无论如何,反因果律可以提供一种广义的标准量子理论。基于此,物理学家有望构建出正确的量子引力理论,甚至解决高能物理学中的一些问题——根据大型强子对撞机的结果,另外三种基本作用力的统一仍然悬而未解。

当然,正如量子物理中的大多理论一样,这个理论还未被实验证实过。Leifer博士表示,就目前的反因果律实验测试而言,它与量子力学的其他方面没有太大的区别。物理学家并没有孤立地测试一个假说,而是和许多的假说结合在一起,最终确定其中的真伪。