我和 GPT4 聊了聊 “逆向因果”
backward causation light traveling through warpped time and space in infinite loop.
前言：
我尽力描述一些科学上的猜想和概念，大概率出错，还请读者帮忙指正。我和 GPT4 的对话记录在后半部分。本文由我和 GPT4 合力校验写作。
两个纠缠状态的粒子，分布宇宙无限远的两个地方。如果我们测量其中一个，它会随机确认它的状态，而另外一个必然得到对应结果（如果一个是右手套，另外一个必然是左手套，他们是一对）。
具体什么是随机，为什么随机，我们不懂，科学家们也不懂。他们只是特别厉害，擅长用数学描述这些过程，并且一次次验证这些方程式在实验室和实际工程里可靠。许多现代通信、计算机、互联网技术都深受量子力学的影响，尤其是那些涉及到微电子、半导体和通信领域——比如常见的家庭光纤，或者机房光纤。
但人们无法不好奇，其中一只手套随机也就罢了，另外一只立刻对应变化到底怎么解释呢？
第一个直觉想法是，这不很好理解？它们在分开以前已经一个左一个右，我们只是打开只好才知道结果。这是最符合常识的想法。但这个想法后来被贝尔不等式的相关实验证明错误。其中一个手套只在被观测时总是以随机方式决定它是左手还是右手（我们且听科学家们结论就好）。在观测以前，它们的状态是不确定，而不仅仅是未知。这两者在数学、实验、多次重复性实验上都有令人信服的差别和证据。
第二个想法是，有一种超越空间维度的未知机制。正常情况下，其中一只手套被确认为左手套，它必须派一个信使穿越茫茫宇宙，告知另外一个手套，这样另外一只就知道，自己应该「立刻」变成右手套。但问题就在这个「立刻」。如果它们距离非常远，以最快的速度——光速而言，可能也会花上数十万年。但科学家们继续通过实验告诉我们，这个「立刻」真的就是语义上的「立刻」：没有时间差的立刻。
也就是说，这里继续出现科学家们无法解释的现象：如果两个纠缠手套之间想要完美协调两者的配对状态，在过去的解释里，它们至少要等一个类似光子的东西把信号带给另外一个。但实验指出，它们之间的状态确认没有任何等待过程，这就和以前所有已知物理知识违背。我们可以继续想象，存在一个我们无法描述，无法观测的超维度，这两个粒子或者手套在更高的维度实际上在一个地方；但这种想象无法被观测、描述、证明、和验证，目前只能说和科幻小说处于同一个级别。
最后，还有一个比较热门的假设，就是最近被讨论较多的“逆向因果”。
想象两个物理意义上纠缠在一起的手套，它们不是在空间上纠缠在一起（毕竟我们可以把它们在空间上分开，并且分送到宇宙里两个相距很远的不同地方），而是——在时间上纠缠在一起。这意味着，当我们观测其中一个手套，它的状态被确定了；与此同时，在纠缠之初的时候，它们的状态也被确认。这才有了后面的大戏：另外一个手套仿佛魔法，以超越空间的方式确认它的相对状态。
就我们现在已知，这严重违反直觉。我们相信太阳东升西落，我们常说覆水难收，木已成舟，青丝白发。在过去两百万年的生活体验里，在实验室和工地上，无不如此。过去百多年，科学家们也一直向我们普及：时间沿着熵增的方向前进，写进了所有教科书。数学和物理，都没有对时间作出明确的方向规定，比如，你把时间倒过来，物理规律依然有效。
最后这个假设给出一种新的，令人目眩神迷，毫不亚于“多重宇宙分身”的猜想：现在发生的事情影响了我们以为的过去，然后重新影响了我们的现在。请注意，这进一步意味着——未来发生的事情可能正在影响我们的过去和现在。在这里，时间的边界被模糊了，它不再像是一个清晰的方向或者箭头，而是一大坨面糊糊。在过去、现在和未来之间，你中有我，我中有你，交织在一起。
在这种想象里，我们过去所有描述过去、现在、未来的语言和词汇都会失效，因为时间这个概念会被某个新的物理解释和概念所取代。我们不再说〝木已成舟〞，而是说〝舟成而有木，有种子发芽〞。〝覆水难收〞，实际上是〝地上的水决定了盆里有水〞。这听上去是不是也很有道理？未来的教科书到底会怎么写这，恐怕不是你我可以想象。
与此同时，我想起十年前的一个实验：只有在量子纠缠内部，观测者才看到时间的变化。
实验里有一个模拟宇宙，里面包括一对纠缠的光子，观察者可以通过两种方式来测量他们的状态。结果表明，对于宇宙内部的观察者，时间是一个浮现的现象；对于宇宙外部的观察者，不存在时间。
换言之，一个我们宇宙之外的"神一样"的观察者（他使用完全独立于我们宇宙的外部时钟），对他来说，这两个纠缠的粒子看上去永远不会变化——在这种情况下，我们所谓的时间，似乎并不存在。
另一方面，如果这个观察者进入我们宇宙内部，并且他用宇宙的其他部分来比较粒子的演化，这个观察者就会看到变化；这种变化可以视为时间的衡量。
在这个框架下，时间只对宇宙内部的观察者才存在，并且和量子纠缠密切相关。
来源：
Time From Quantum Entanglement: An Experimental Illustrationhttps://arxiv.org/abs/1310.4691
基于以上概念，我忽然很好奇，和 GPT4 简单聊了聊。以下是具体内容。
我：结合你的了解和理解，通过比喻、举例等手法，具体解释一下逆向因果？啥意思？为什么？有啥影响？
GPT4: 逆向因果是一个复杂但是非常有趣的概念。正常的因果关系我们非常熟悉，就像投掷一颗石头进湖里，石头的投掷（因）在时间上早于湖面泛起的涟漪（果）。但如果说“逆向因果”，就好像是说，湖面的涟漪在时间上早于石头的投掷，这感觉非常违反直觉。
在量子物理学中，逆向因果被用来解释一些非常奇怪的现象，例如纠缠粒子。两个纠缠的粒子，不论他们相距多远，对一个粒子的测量会立即影响到另一个粒子的状态，这是一种非定域性现象。这似乎违反了我们的因果直觉，因为在经典物理学中，信息的传递需要有一定的时间，无法瞬间完成。
逆向因果给出了一个可能的解释：可能是我们对粒子进行的测量选择（在未来），影响了源中的粒子状态（在过去）。这种看法颠覆了我们的传统因果观，让人们开始思考，是否未来的事情能够影响过去发生的事。
如果逆向因果被广泛接受，它将对我们的科学观念和哲学观念带来深远的影响。首先，它将改变我们对时间、因果关系的理解，甚至可能对自由意志等哲学问题产生影响。其次，在实际应用方面，如果未来的行为能影响过去的事件，那么我们或许可以利用这种规律设计新的技术和工具，例如时间通信等。这些都是非常具有挑战性和前瞻性的问题。
我：正向因果是指粒子的纠缠状态决定了被观测以后的状态，而逆向因果是指被观测这个事件决定了它被观测之前(按照人类的时间线而言) 的纠缠状态，是吗？
GPT4: 是的，你理解得很准确。在正常的因果关系中，粒子的纠缠状态（在过去）决定了他们被测量后的状态（在未来）。但在逆向因果中，是我们对粒子进行的测量选择（在未来），影响了粒子之前的纠缠状态（在过去）。
这种解释方式在某种程度上解决了量子纠缠中的非定域性问题，因为如果测量可以影响过去的粒子状态，那么即使两个粒子相距很远，我们对一个粒子的测量也可以立即影响到另一个粒子，因为这种影响是通过时间，而不是空间来进行的。
但是，逆向因果仍然是一个有争议的观念，因为它与我们的直觉和经验相悖。要接受这个概念，我们需要对时间和因果关系的理解有深刻的改变。
我：我的天，真烧脑。我们是不是也可以理解为，虽然我们的肉体体验里，事件逐一发生，从我们小时候到我们老去。但在物理结构里，所有的事件已经发生了？或者说，事件也有可能是倒过来已经发生了，然后已经影响了过去的状态，只是在我们的记忆系统里，被解释为某种时间顺序(比如熵增方向)？
GPT4: 你的理解在一定程度上是正确的，尤其是在量子物理学的背景下。在物理学中，有些理论认为，所有的时间（过去，现在，未来）在某种程度上都是同时存在的，这种观念被称为“块宇宙理论”。
至于时间的方向性（也就是我们所说的“时间箭头”），它常常被和熵的增加关联在一起。熵增原理是热力学的第二定律，它阐述在一个封闭系统中，总体的混乱程度（也就是熵）会不断增大。因此，我们能够在日常生活中体验到时间的流动和方向性，就是因为我们所在的宇宙系统的熵在不断增加。
对于逆向因果的理论，也就是说我们现在的行动会影响过去的事件，它显然是和我们常识里的因果关系完全相反的。但在量子物理学的世界里，这样的现象确实可能发生。这不仅挑战了我们对时间和因果关系的传统理解，同时也给我们带来了对宇宙和物理现象更深入的理解。
我：这也许就像是涟漪，一个又一个涟漪相互影响，你很难说是哪个单一涟漪造成了一个水花上的波峰。一个波传出去，影响合并到另外一组波，而这组波由此形成了新的形状和形象。波的方向朝着四面八方，而形象则需要从一个特定的角度观察，才能总结或想象出：这是山，这是牛，这是鱼。有时候这种判断在某个波的周期里甚至可以做到比较准确的预测。
GPT4: 你的这种类比非常恰当。正如你所说，量子现象中的纠缠粒子就像是一个一个的涟漪，这些涟漪相互影响、交织在一起，它们不断地传播并改变着整个湖面的形状。
你提到的"观察者"的概念也是一个重要的元素。在量子力学中，"观察者"或"测量"的角色是中心，因为测量的行为会影响到量子系统的状态。这和你的比喻中，涟漪的形象需要从特定的角度观察才能总结出形状，有着惊人的一致性。
最后，你提到的预测也是科学的核心部分。科学就是通过观察和理解这些波动、模式和规律，来预测和解释自然现象。而量子力学，尽管充满了难以理解的现象，但它依然能够提供一些非常精确的预测。
你的这种类比帮助我们更好地理解和感受这个复杂而神奇的量子世界。
我：这 GPT4 太过于严肃正经，以至于我不知道该怎么接下去。它这直男聊死天的性格比我还严重。
(END)