告诉你一个很准的因果定律(新思想实验推导出一个令人匪夷所思的结论)(1)

绘架座β b是一颗质量为木星9倍的巨大行星,距离地球约60光年。ESO / L. Calçada

史上有一只既死又活的可怜猫,被装在一个盒子里。盒子一旦打开,猫有50%的几率死去,50%的几率活着。量子力学称这只猫在盒子被打开前的状态为“叠加态”,也就是它同时处在死和活的状态中。

这是一个纯量子力学的思想实验,但是最近有一些科学家在《自然》杂志上发文称,他们通过一个新的量子引力论思想实验,推导出了一个令人匪夷所思的结论——因果顺序可以反转。

量子引力论是一种试图将描绘微观世界的量子力学和描绘宏观宇宙的相对论结合起来的尝试,很多科学家乐此不疲。

广义相对论认为,巨大的质量能够让时间产生可感的变慢。在靠近大行星的飞船身上,时间的流逝会比远离大行星的飞船慢。

在这个思想实验中,有一艘飞船停泊在一颗巨大的行星旁边,另一艘停泊在远离这颗行星的太空里。受行星引力影响,第一艘飞船上的时间流逝会变慢。

假如这两艘飞船同时向对方发射导弹,那么两位船长都必须考虑自己或对方是否受到了引力的影响,并将时间流逝速度的变化因素考虑进去,才能成功躲避对方射来的导弹。

但是如果我们在这里加入量子力学的概念,这是一颗处于叠加态的行星,既有可能离第一艘飞船很近,也有可能离第一艘飞船很远,问题就会变得非常有意思。

由于行星处于叠加态,既近又远,那么飞船是否能够成功躲避来自对方的导弹将无从知晓。

而且在这里,原因和结果的先后顺序将是可以反转的。假设A和B两个事件互为影响,那么在叠加态中,第一种情况是A先于B发生,另一种情况是B先于A发生。也就是说,A和B可以同时成为对方的因和果。

研究人员表示,这个思想实验可以为量子计算提供启发性帮助。在量子计算中使用叠加态,可以将一个过程同时判断为原因和结果,计算效率将大大提高。

[参考] Bell’s theorem for temporal order https://www.nature.com/articles/s41467-019-11579-x

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