這里所謂的演化有兩個(gè)方面的含義：第一，宇宙中的運(yùn)動(dòng)和變化是不可逆過(guò)程，是時(shí)間不對(duì)稱的，過(guò)去和未來(lái)是有區(qū)別的，也就是說(shuō)存在著時(shí)間箭頭；第二，未來(lái)是開放的，它受制于機(jī)遇和概率，即我們的宇宙不可能是決定論的。應(yīng)予說(shuō)明的是，時(shí)間可逆性與決定論并非彼此關(guān)聯(lián)，它們是互相獨(dú)立的。在邏輯上也允許存在這樣的理論，它是時(shí)間可逆的，但不是決定論的，或者它是決定論的，但不是時(shí)間可逆的。
    我們所處的世界是演化著的，它既不是時(shí)間可逆的，也不是決定論的，這是大多數(shù)人的共識(shí)，它符合我們的日常經(jīng)驗(yàn)，也受到熱力學(xué)第二定律的支持。但非常不可思議的是，這卻不是科學(xué)家們的共識(shí)。從經(jīng)典的牛頓力學(xué)、廣義相對(duì)論，直至現(xiàn)代量子物理學(xué)，所有這些基本的物理學(xué)理論都描述一個(gè)時(shí)間可逆的、服從決定論的存在著的宇宙，而不是一個(gè)演化著的宇宙。雖然熱力學(xué)描述一個(gè)符合我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)的演化的宇宙，但熱力學(xué)理論屬于宏觀定律，它不夠“基本”，一些科學(xué)家甚至因而認(rèn)為熱力學(xué)理論可能只是我們的“幻覺(jué)”。
    這是我們現(xiàn)有科學(xué)規(guī)律體系的最大缺陷。
    一、科學(xué)理論與時(shí)間可逆性春秋中文社區(qū)http://bbs.
    什么叫時(shí)間可逆性？這可以通過(guò)如下的例子來(lái)說(shuō)明。
    設(shè)想有一個(gè)球體，比如鉛球，我們以一定的初始速度v將它豎直拋向空中，并用攝像機(jī)錄制它的上運(yùn)行過(guò)程。我們來(lái)看錄像，可以看到，在重力的作用下，鉛球從速度v開始上升，然后速度逐步減小，到達(dá)頂點(diǎn)時(shí)速度為零。現(xiàn)在我們將錄像帶倒過(guò)來(lái)放，結(jié)果我們看到，鉛球的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在變成了自由落體運(yùn)動(dòng)，從速度為零開始，最后回到手中時(shí)速度變成了v。在這里，無(wú)論錄像帶順?lè)胚€是倒放，鉛球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都嚴(yán)格遵守動(dòng)力學(xué)定律，都符合我們的日常經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有什么意外的事情發(fā)生。所以在觀看錄像時(shí)，我們無(wú)法區(qū)分錄像帶是順著放的還是反著放的，因?yàn)樗鼈兌挤峡茖W(xué)定律，都是在自然界可能發(fā)生的合理現(xiàn)象。事件可以順著發(fā)生，也可以倒過(guò)來(lái)發(fā)生，事件的原因和結(jié)果可以相互顛倒，這就叫時(shí)間可逆性。
    然而在上面的例子中，我們實(shí)際上忽略了空氣阻力的影響，所以才得出時(shí)間可逆的結(jié)論。現(xiàn)在我們將鉛球換成氣球，這時(shí)候空氣阻力就不可忽略了。我們看到，在順?lè)配浵駧r(shí)，由于空氣阻力的作用，氣球的速度衰減得很快，這是我們預(yù)料中的事情。但在倒放時(shí)，奇怪的事情發(fā)生了，氣球倏忽之間就降落到手中，它自由下落的速度太快了，而且接球者的“接球動(dòng)作”也異?？鋸埖刭M(fèi)力，這時(shí)候空氣起到的不再是阻力作用而是推力作用！這完全不同于我們的日常經(jīng)驗(yàn)，不符合自然規(guī)律，自然界是不應(yīng)該發(fā)生這樣的事情的。所以考慮到空氣阻力，我們就能夠區(qū)分錄像帶是順著放還是倒著放的了。有了空氣阻力，氣球的運(yùn)動(dòng)事件就不再可以顛倒過(guò)來(lái)發(fā)生，即球體的運(yùn)動(dòng)不再是時(shí)間可逆的了。春秋中文社區(qū)http://bbs.
    類似空氣阻力這樣的不可逆過(guò)程總是存在的，而徹底的、純粹的可逆過(guò)程在自然界是不存在的，這就是熱力學(xué)第二定律。從熱力學(xué)第二定律出發(fā)，我們看到的是一個(gè)不可逆的宇宙，在這樣的宇宙里，過(guò)去和未來(lái)扮演著完全不同的角色。
    但奇怪的是，那些最“基本”的科學(xué)定律卻不這么認(rèn)為，牛頓第二定律、愛因斯坦的廣義相對(duì)論，甚至現(xiàn)代量子力學(xué)都在訴說(shuō)同一件事：世界是時(shí)間可逆的。按照這些“基本”的科學(xué)定律，打碎的杯子碎片能夠自動(dòng)集中起來(lái)形成一個(gè)完整的杯子，屋子里的空氣可能突然擠到一個(gè)角落里去，倒塌的房子也可以自動(dòng)重新豎起來(lái)。物理學(xué)基本定律，不管是力學(xué)的，電磁學(xué)的，還是關(guān)于核力的，它們都不禁止這樣的事情發(fā)生。如果這樣的事情發(fā)生了，理智的人們會(huì)毫不猶豫斷定它是魔術(shù)而不是現(xiàn)實(shí)，但科學(xué)定律卻說(shuō)：那也完全可能是真實(shí)的。時(shí)間之矢被排除于科學(xué)之外，這實(shí)在令人困惑。
    已有的科學(xué)定律之所以并不區(qū)別過(guò)去和未來(lái)，原因在于這些科學(xué)定律都是時(shí)間對(duì)稱的。從牛頓力學(xué)到相對(duì)論、量子力學(xué)，物理學(xué)基本定律都是守恒律，都是時(shí)間對(duì)稱的，即無(wú)論t還是–t代入公式，物理學(xué)定律不變。
春秋中文社區(qū)http://bbs.    經(jīng)典動(dòng)力學(xué)定律是時(shí)間可逆的。牛頓定律將力與加速度聯(lián)系在一起，加速度是位置對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，當(dāng)我們用–t取代t代入公式，由于負(fù)負(fù)得正，牛頓方程不會(huì)發(fā)生改變，所以牛頓定律不區(qū)分時(shí)間方向。同樣，愛因斯坦的廣義相對(duì)論將時(shí)間空間化，時(shí)間和空間的三個(gè)維度統(tǒng)一成一個(gè)四維的時(shí)空，這個(gè)四維的坐標(biāo)系可以任意變換，而引力是物質(zhì)質(zhì)量導(dǎo)致時(shí)空彎曲的后果。廣義相對(duì)論對(duì)四維坐標(biāo)系的每一個(gè)坐標(biāo)軸都是對(duì)稱的，當(dāng)然它也就是時(shí)間對(duì)稱的。所以廣義相對(duì)論同樣不能區(qū)分過(guò)去和未來(lái)，從而也不能為我們提供時(shí)間箭頭。
    對(duì)一個(gè)服從牛頓定律（或其他時(shí)間對(duì)稱的定律）的熱力學(xué)過(guò)程而言，以－t取代t代入公式就意味著將所有分子的速度符號(hào)都顛倒過(guò)來(lái)（速度反演），這樣系統(tǒng)就進(jìn)入了它自己的“過(guò)去”。描述一個(gè)系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程，如果熵在速度反演之前是不斷增加的，那么它在走向“過(guò)去”的過(guò)程中依然應(yīng)該是熵增的，這意味著系統(tǒng)有一個(gè)在正常時(shí)間流中的熵減過(guò)程，于是熵減的過(guò)程也應(yīng)該成為現(xiàn)實(shí)中的常見現(xiàn)象。這是洛施密特（Joseph Loschmidt）的速度反演佯謬，說(shuō)明時(shí)間對(duì)稱的經(jīng)典動(dòng)力學(xué)定律將“允許”系統(tǒng)違反熱力學(xué)第二定律。換言之，對(duì)一個(gè)服從牛頓定律或者任何其他可逆理論的孤立系統(tǒng)，從一個(gè)給定的熵值狀態(tài)，我們可以指望熵從該給定的狀態(tài)在時(shí)間的過(guò)去和未來(lái)兩個(gè)方向上增加。
    維也納物理學(xué)家玻爾茲曼曾經(jīng)試圖通過(guò)牛頓定律“推導(dǎo)”出熱力學(xué)第二定律。1872年，玻爾茲曼發(fā)表了著名的H定理。它表明，孤立熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)粒子的相互碰撞導(dǎo)致粒子群體的速度分布趨于平衡態(tài)（這被稱為麥克斯韋—玻爾茲曼分布）。隨著粒子群體趨近平衡態(tài)，H函數(shù)減小，在平衡態(tài)時(shí)達(dá)到其最小值，這個(gè)最小值意味著碰撞不再改變速度的分布。所以，對(duì)玻爾茲曼而言，粒子碰撞就是導(dǎo)致系統(tǒng)趨于平衡的機(jī)理。
    玻爾茲曼的理論和經(jīng)驗(yàn)符合得很好。那么，玻爾茲曼真的從時(shí)間可逆的牛頓定律“推導(dǎo)”出了時(shí)間不可逆的熱力學(xué)第二定律嗎？正如法國(guó)著名哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家龐加萊（Hedri Poincare）所言，靠時(shí)間可逆過(guò)程來(lái)解釋不可逆性，雖然努力不計(jì)其數(shù)，但顯然是一個(gè)純粹的邏輯錯(cuò)誤。玻爾茲曼試圖從個(gè)體的可逆的動(dòng)力學(xué)軌道描述開始，來(lái)理解熱力學(xué)第二定律及其所預(yù)言的熵的自發(fā)增加，這實(shí)際上是不可能做到的。很顯然，在玻爾茲曼的理論中，玻爾茲曼一定引入了額外的假定，正是這一假定導(dǎo)入了時(shí)間不可逆性。他所引入的假定是：熱力學(xué)系統(tǒng)的所有微觀狀態(tài)都具有相同的概率（與此類似，美國(guó)科學(xué)家吉布斯在其系綜理論中亦提出了“遍歷性”假定）。但這一假定是先驗(yàn)的，沒(méi)有任何的微觀動(dòng)力學(xué)依據(jù)。
    玻爾茲曼的理論在當(dāng)時(shí)遭到了猛烈抨擊，這些批評(píng)擊中了要害。玻爾茲曼不得不退縮了，他的嘗試終以失敗告終，憂郁的他后來(lái)悲劇性地選擇了自殺。玻爾茲曼的研究當(dāng)然不會(huì)是毫無(wú)意義的，他把熵和概率聯(lián)系在一起，成為世界上第一個(gè)給一個(gè)基本物理定律一個(gè)統(tǒng)計(jì)性解釋的人。他的理論至今還在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的教科書里講述著。要引入不可逆性就必須引入“概率”這一概念，這是玻爾茲曼理論給予我們的最大啟迪。而概率從哪里來(lái)呢？玻爾茲曼相信是粒子碰撞導(dǎo)致系統(tǒng)趨于平衡，這也就強(qiáng)烈地暗示著：在粒子的相互作用中，一定蘊(yùn)藏著一套不可以用經(jīng)典動(dòng)力學(xué)理論解釋的“把戲”，是這套把戲在源源不斷地輸送出概率。
    當(dāng)然，世界的真實(shí)狀態(tài)不是經(jīng)典動(dòng)力學(xué)，而是量子力學(xué)，而量子力學(xué)正是一個(gè)講述概率的理論，量子力學(xué)能解決問(wèn)題嗎？很遺憾，即便在量子理論中，時(shí)間對(duì)稱性依然存在！在量子理論中，微觀粒子以波函數(shù)的形式運(yùn)動(dòng)，當(dāng)我們不去觀察它的時(shí)候，它以幾率波的形式在整個(gè)宇宙彌漫開來(lái)。波函數(shù)在物理上對(duì)應(yīng)概率幅，由薛定諤方程描述。薛定諤方程通過(guò)概率幅預(yù)言事件發(fā)生的概率，也就是說(shuō)，通過(guò)薛定諤方程我們可以推算，假如人們某一時(shí)刻對(duì)一個(gè)微觀粒子，比如電子進(jìn)行觀察（這導(dǎo)致波函數(shù)塌變），我們?cè)谀硞€(gè)位置將得到一個(gè)電子的概率會(huì)是多少。和牛頓定律和廣義相對(duì)論一樣，薛定諤方程也是時(shí)間對(duì)稱的，波函數(shù)隨時(shí)間的演化也沒(méi)有方向性，當(dāng)我們用－t取代t代入薛定諤方程，薛定諤方程保持不變。因此在量子理論中，電子（包括所有的微觀粒子）的運(yùn)動(dòng)和演化也沒(méi)有時(shí)間方向。
    也許我們忽略了一個(gè)重要的方面，與薛定諤方程相聯(lián)系，量子力學(xué)還包含一個(gè)奇怪的稱為“波函數(shù)塌縮”的理論。雖然這個(gè)理論似乎賦予“觀測(cè)”以特別重要的主觀意義，但它或許與時(shí)間不可逆性有關(guān)聯(lián)。下面，我們首先來(lái)講一講波函數(shù)塌縮現(xiàn)象。
    在量子理論中，當(dāng)我們不去觀察的時(shí)候，電子以幾率波的形式在整個(gè)宇宙演化，它無(wú)處不在又無(wú)處在。而人們一旦進(jìn)行觀察，比如在電子前進(jìn)的方向放一個(gè)屏幕，電子有相當(dāng)大的“可能”會(huì)在屏幕上打出一個(gè)亮點(diǎn)，于是我們?cè)谄聊簧系哪硞€(gè)位置將得到一個(gè)實(shí)在的電子。電子原本只具有可能性，不具有實(shí)在性，一旦觀測(cè)，它就突然間在屏幕上顯示出一瞬間的實(shí)在，這種從無(wú)數(shù)潛在的結(jié)果向單一結(jié)果的轉(zhuǎn)換，就稱為波函數(shù)的“約化”或“塌縮”。觀察的結(jié)果導(dǎo)致電子的波函數(shù)在屏幕上“塌縮”了，看起來(lái)，我們的測(cè)量行為“迫使”電子按照波函數(shù)確定的幾率隨機(jī)選擇了一個(gè)實(shí)在的位置！
    這個(gè)理論非常奇異，薛定諤提出一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)，稱為“薛定諤的貓”，充分說(shuō)明了量子理論的這種奇異本質(zhì)。
    設(shè)想在一個(gè)封閉的房子里放有輻射性原子，它可能衰變放出電子，也可能不，在某一規(guī)定時(shí)間內(nèi)釋放電子的幾率為50%。房子內(nèi)另有一瓶毒藥和一只活貓，當(dāng)衰變發(fā)生時(shí)，藥瓶被打破，貓被毒死。在現(xiàn)實(shí)生活中，貓有50%的機(jī)會(huì)被毒死。我們會(huì)說(shuō)，貓可能死了，也可能活著。但量子理論不這么認(rèn)為，貓既是死的也是活的，既不是死的也不是活的，它處于一個(gè)中間態(tài)，一個(gè)“冥態(tài)”，它的存在方式只能由波函數(shù)來(lái)描述。而一旦我們進(jìn)行觀察，這時(shí)候仿佛人的“意識(shí)”發(fā)揮了作用，波函數(shù)將塌縮，這時(shí)我們得到一只活貓或死貓。
    為什么處于疊加態(tài)的“貓”突然就變成了實(shí)在的事物，其波函數(shù)突然之間就塌縮成為實(shí)際觀察到的單一數(shù)值，所有的不確定性突然之間就消失了？是什么東西在起作用呢？
    量子理論解釋說(shuō)，我們不能將觀察的主體看成是與客體對(duì)象毫無(wú)關(guān)系的“旁觀者”，因?yàn)槿魏问挛锒贾挥薪Y(jié)合一個(gè)特定的觀測(cè)手段，才談得上具體意義，而一旦觀測(cè)，必然存在著觀測(cè)者對(duì)于被觀測(cè)物的不可避免的擾動(dòng)，所以作為主體的人和客體世界必須被理解成一個(gè)不可分割的整體。在“薛定諤的貓”思想實(shí)驗(yàn)中，一只不被觀察的貓沒(méi)有一個(gè)確定的狀態(tài)，而一旦有人觀察，由于任何的觀察必然要對(duì)被觀察物產(chǎn)生擾動(dòng)，于是觀察者必須與被觀察的對(duì)象合為一個(gè)整體，并依然要用波函數(shù)來(lái)描述，即觀察者與被觀察對(duì)象都不能有確定的狀態(tài)，他們作為一個(gè)整體處于一個(gè)“中間態(tài)”。比如張三觀察了“薛定諤的貓”，那么張三就必須與“薛定諤的貓”一起作為一個(gè)整體用波函數(shù)進(jìn)行描述，如果張三將“薛定諤的貓”的死活狀態(tài)告訴了李四，那么李四又被納入這一系統(tǒng)，而且繼續(xù)要用波函數(shù)來(lái)整體描述。這種觀測(cè)者之“鏈”將會(huì)無(wú)永無(wú)止境地進(jìn)行下去，永遠(yuǎn)不會(huì)終止──這是一個(gè)死循環(huán)！
    但是，這個(gè)觀測(cè)者之“鏈”必須有一個(gè)終結(jié)，這樣我們才能從量子力學(xué)的“幽冥世界”走出來(lái)，來(lái)到我們所熟悉的現(xiàn)實(shí)世界。一些物理學(xué)家，如諾貝爾獎(jiǎng)得主尤金?維格納認(rèn)為，人類意識(shí)的獨(dú)特之處在于內(nèi)省或自我指涉，可以切斷統(tǒng)計(jì)配位鏈，報(bào)告自己的狀態(tài)，從而導(dǎo)致波函數(shù)塌縮，這樣觀測(cè)者之“鏈”只需到人的意識(shí)這里就“適可而止”?；堇詹⑼贫鴱V之提出了更為古怪的觀點(diǎn)，他認(rèn)為：“薛定諤的貓”的死活狀態(tài)可以由試驗(yàn)裝置記錄下來(lái)，人們可能數(shù)年以后才去觀察試驗(yàn)的結(jié)果，于是數(shù)年以后的觀察將決定“薛定諤的貓”當(dāng)時(shí)的死活狀態(tài)，決定貓的歷史，決定整個(gè)實(shí)驗(yàn)放射性原子的衰變，進(jìn)而決定整個(gè)宇宙的歷史，從而整個(gè)宇宙都是人類“觀察”的產(chǎn)物，沒(méi)有人類的觀察，甚至就沒(méi)有宇宙的歷史。這個(gè)理論將意識(shí)提高到了一個(gè)前所未有的重要地步──意識(shí)參與了宇宙的構(gòu)建！
春秋中文社區(qū)http://bbs.    但是，人的意識(shí)能使波函數(shù)塌縮，那么貓的意識(shí)呢？貓的意識(shí)能導(dǎo)致波函數(shù)塌縮嗎？智能機(jī)器的意識(shí)也能使波函數(shù)塌縮嗎？無(wú)論如何，由人的意識(shí)來(lái)“承擔(dān)”起使波函數(shù)塌縮的“重任”，這未免有點(diǎn)“強(qiáng)意識(shí)之所難”。于是一些科學(xué)家包括尤金?維格納放棄了這樣的說(shuō)法，轉(zhuǎn)而認(rèn)為量子理論證明宇宙中必然存在著某種普遍的宇宙意識(shí)，觀測(cè)者之“鏈”一直延伸到宇宙意識(shí)這里才終止，是宇宙意識(shí)最終使波函數(shù)塌縮，從而使我們能得到一個(gè)實(shí)在的宇宙。這等于把上帝又放回到宇宙之中，仍然令人難以接受。
解決“薛定諤的貓”佯謬的另外一個(gè)方法稱為“多界理論”，由美國(guó)物理學(xué)家埃弗里特于1957年提出。這個(gè)理論認(rèn)為，在宇宙的演化過(guò)程中，它不斷像道路上的分岔一樣，隨時(shí)都在“劈裂”。在一個(gè)宇宙中，放射性原子衰變，貓是死的；在另一個(gè)宇宙中，放射性原子沒(méi)有衰變，貓是活的。多界理論假設(shè)所有可能的量子態(tài)都是存在的──存在于不同的宇宙中。
    哥本哈根解釋與多界理論的本質(zhì)區(qū)別在于，前者認(rèn)為一切都是不真實(shí)的，我們處于一個(gè)不真實(shí)的世界，后者則認(rèn)為，一切都是真實(shí)的，這種真實(shí)性存在于不同的宇宙中。人們可以證明，多界理論與哥本哈根解釋在數(shù)學(xué)上是完全等價(jià)的。但是多界理論一直不怎么流行，存在無(wú)窮多個(gè)隨時(shí)裂解的平行宇宙的想法雖然不能被排除，但如埃弗里特的導(dǎo)師惠勒所言，“它需要攜帶太重的形而上學(xué)行李”，為了小小的一個(gè)電子而將整個(gè)宇宙拖進(jìn)來(lái)的做法未必明智，于是人們按照奧卡姆剃刀原理將多界理論剔除了。
    顯然波函數(shù)塌縮理論是生硬的，“貓”的悖論實(shí)在是量子力學(xué)的致命硬傷。愛因斯坦一生都無(wú)法接受哥本哈根派的幾率解釋和波函數(shù)塌縮理論，他不承認(rèn)薛定諤的貓的非真實(shí)態(tài)之說(shuō)，認(rèn)為一定有一個(gè)內(nèi)在的機(jī)制組成了事物的真實(shí)本性。他的名言是 “上帝不會(huì)擲骰子”。他和玻爾進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)35年的友好爭(zhēng)論，提出了許多深邃的思想實(shí)驗(yàn)，力圖要駁倒哥本哈根派的主張，他們的爭(zhēng)論一直到愛因斯坦去世才停止。爭(zhēng)論的勝負(fù)天平一直是向著玻爾和哥本哈根派傾斜的，因?yàn)樵S多實(shí)驗(yàn)事實(shí)支持他們的主張。但愛因斯坦的貢獻(xiàn)在于告訴我們：量子理論是不完備的理論，至少在哲學(xué)解釋方面是不能自圓其說(shuō)的，因而是一個(gè)正確的但有著重大缺陷的理論。正如戴維斯（Pani C．Davies）在《新物理學(xué)》一書的導(dǎo)論中所述：“量子力學(xué)提供了一個(gè)非常成功的方法來(lái)預(yù)言對(duì)微觀系統(tǒng)的觀察結(jié)果，但當(dāng)我們問(wèn)在進(jìn)行觀察時(shí)實(shí)際會(huì)發(fā)生什么，我們得到一派胡言！”
    現(xiàn)在我們回到關(guān)于時(shí)間對(duì)稱性的討論上來(lái)。顯然，對(duì)單個(gè)事件而言，波函數(shù)塌縮是不可逆過(guò)程，已經(jīng)塌縮的波函數(shù)不可能再?gòu)?fù)原成原來(lái)的波函數(shù)，這是不可逆的。但我想要說(shuō)明：對(duì)一個(gè)宏觀系統(tǒng)，如果我們將波函數(shù)塌縮歸結(jié)為“觀測(cè)”，那么量子力學(xué)仍不能給我們提供一個(gè)不可逆的、熵增的宇宙，不能為我們提供時(shí)間箭頭。這可以通過(guò)下面的例子來(lái)說(shuō)明。
    假設(shè)有一個(gè)處于非平衡態(tài)的封閉熱力學(xué)系統(tǒng)，比如一杯溫度不均勻的水，在t=0時(shí)刻其狀態(tài)用波函數(shù)Ψ0來(lái)描述，過(guò)了一段時(shí)間t=t1（假設(shè)這時(shí)候系統(tǒng)到達(dá)平衡態(tài)），其相應(yīng)的波函數(shù)演化成Ψ1。如果人們?cè)趖=0時(shí)刻和t=t1分別觀察并從而使波函數(shù)塌縮，熱力學(xué)第二定律告訴我們，我們有極大的“可能性”會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)從非平衡態(tài)走向了平衡態(tài)，即杯子里的水溫將從不均勻變得均勻。當(dāng)然量子理論講述概率，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行成千上萬(wàn)次，直到最后我們才能得出結(jié)論：系統(tǒng)在t=t1時(shí)刻處于平衡態(tài)的機(jī)會(huì)近乎100%。
春秋中文社區(qū)http://bbs.    如果將這個(gè)過(guò)程反過(guò)來(lái)看會(huì)如何呢？這就如同將錄像帶反過(guò)來(lái)放映一樣。反過(guò)來(lái)看的結(jié)果會(huì)是這樣的：
    系統(tǒng)在t=0時(shí)刻處于平衡態(tài)，對(duì)應(yīng)波函數(shù)Ψ1。過(guò)了一段時(shí)間t=t1，系統(tǒng)演化到一個(gè)新的狀態(tài)，并對(duì)應(yīng)波函數(shù)Ψ0。我們?cè)趖=0時(shí)刻和t=t1時(shí)刻分別觀察并使波函數(shù)塌縮，并且將這個(gè)實(shí)驗(yàn)做了無(wú)數(shù)次，最后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)波函數(shù)塌縮的結(jié)果是：系統(tǒng)竟然有近100%的可能性從平衡態(tài)走向了非平衡態(tài)，杯子里的水溫從均勻變得不均勻了。春秋中文社區(qū)http://bbs.
這樣的情形在現(xiàn)實(shí)中當(dāng)然是不可能發(fā)生的。但是，薛定諤方程是時(shí)間對(duì)稱的，事件發(fā)生的概率沒(méi)有時(shí)間方向性，所以薛定諤方程并不反對(duì)事件發(fā)生的概率反過(guò)來(lái)出現(xiàn)。也就是說(shuō)，量子理論認(rèn)為，我們通過(guò)波函數(shù)塌縮所得到的事件概率不應(yīng)該有一個(gè)優(yōu)勢(shì)的時(shí)間方向，我們?cè)趖=0時(shí)刻和t=t1時(shí)刻分別進(jìn)行觀測(cè)，系統(tǒng)從無(wú)序走向有序或者從有序走向無(wú)序都應(yīng)該是自然界的正?，F(xiàn)象，這兩種事件發(fā)生的可能性應(yīng)該各占一半才是自然界合理的現(xiàn)象！
    所以，包含了波函數(shù)塌縮理論的量子理論也許能夠給我們提供一個(gè)不可逆的世界，但它不能解釋時(shí)間箭頭，不能解釋為什么事物總會(huì)從有序向無(wú)序、從非平衡態(tài)向平衡態(tài)轉(zhuǎn)化。以為只要在量子力學(xué)的正統(tǒng)表述中加上一個(gè)觀測(cè)者，就引人了時(shí)間不可逆性，就能描述一個(gè)演化的宇宙，這樣的觀點(diǎn)是大有問(wèn)題的。
    我們看到，科學(xué)為我們提供了兩個(gè)相互矛盾的自然觀，即以動(dòng)力學(xué)定律為基礎(chǔ)的時(shí)間可逆觀點(diǎn)和以熵為基礎(chǔ)的演化觀點(diǎn)。我們不能不問(wèn)：世界是由微觀粒子組成的，而微觀粒子的運(yùn)動(dòng)又是時(shí)間可逆的，為什么由微觀粒子組成的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)和變化卻都是時(shí)間不可逆過(guò)程呢？熱力學(xué)第二定律到底是從哪里來(lái)的呢？過(guò)了這么多年，這個(gè)問(wèn)題在今天依然沒(méi)有令人滿意的答案。
    針對(duì)這一困難，很多科學(xué)家都選擇接受時(shí)間可逆的科學(xué)“基本”定律而拋棄熱力學(xué)，認(rèn)為熱力學(xué)定律導(dǎo)致的時(shí)間不可逆性只是幻覺(jué)。愛因斯坦常說(shuō)：“時(shí)間是一種錯(cuò)覺(jué)?！辈６鲾嘌裕骸安豢赡嫘允菬o(wú)知介入物理學(xué)基本定律的后果”（從而熵可以被認(rèn)為是無(wú)知的量度）?；艚鹪谄涿稌r(shí)間簡(jiǎn)史》中寫道：“我們對(duì)時(shí)間方向的主觀感覺(jué)或心理學(xué)時(shí)間箭頭，是在我們頭腦中由熱力學(xué)時(shí)間箭頭所決定的。正像一臺(tái)計(jì)算機(jī)，我們必須在熵增加的順序上將事物記住。這幾乎使熱力學(xué)定律變成無(wú)聊的東西。無(wú)序度隨時(shí)間的增加乃是因?yàn)槲覀兪窃跓o(wú)序度增加的方向上測(cè)量時(shí)間。你不可能有比這更具勝算的打賭了！”（史蒂芬?霍金著《時(shí)間簡(jiǎn)史》第189頁(yè)，許明賢、吳忠超譯，湖南科學(xué)技術(shù)出版社）
春秋中文社區(qū)http://bbs.    然而，我們自己的生命歷程就是典型的不可逆過(guò)程，鶴發(fā)不復(fù)青絲，人死不能再生，將不可逆性看成幻覺(jué)，就如同將生與死的區(qū)別看成幻覺(jué)，這多少有點(diǎn)自欺欺人的味道。如果霍金的說(shuō)法正確，無(wú)序度隨時(shí)間的增加乃是因?yàn)槲覀兪窃跓o(wú)序度增加的方向上測(cè)量時(shí)間，那么，為什么我們將在無(wú)序度增加的方向上所測(cè)量到的“時(shí)間”應(yīng)用到那些“基本”的科學(xué)定律中時(shí)，那些“基本”的科學(xué)定律卻仍然沒(méi)有時(shí)間的方向性呢？或者問(wèn)，為什么“基本”科學(xué)定律不支持我們的幻覺(jué)呢？在此，我們同意普利高津在《確定性的終結(jié)──時(shí)間、混沌與新自然法則》一書中的觀點(diǎn)，為了克服時(shí)間可逆性難題，我們需要的不是將熱力學(xué)第二定律貶為現(xiàn)象學(xué)，相反，我們的動(dòng)力學(xué)理論需要擴(kuò)展。而且看來(lái)，時(shí)間可逆性的問(wèn)題與測(cè)量導(dǎo)致波函數(shù)塌縮的問(wèn)題有著密不可分的關(guān)系，解決了前者也就解決了后者，解決了后者也同時(shí)解決了前者。
    二、科學(xué)理論與決定論
    科學(xué)理論不僅描述一個(gè)時(shí)間可逆的宇宙，也描述一個(gè)決定論的宇宙。對(duì)于時(shí)間可逆性，我們有一個(gè)現(xiàn)成的宏觀定律，即熱力學(xué)第二定律和它對(duì)抗，所以我們知道時(shí)間可逆的宇宙一定大有問(wèn)題。然而決定論與熱力學(xué)第二定律并不矛盾，也不與我們所觀測(cè)到的一切經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象相矛盾，在邏輯上也是自洽完整的。對(duì)決定論的否認(rèn)主要基于信仰而不是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)?，F(xiàn)實(shí)中確有很多人以一種近乎宗教的形式相信決定論，認(rèn)為一切都是“命中注定”的，說(shuō)是“冥冥之中自有天意”。偉大的愛因斯坦基本上就是一個(gè)決定論者，他相信“上帝不會(huì)擲骰子”，他相信偶然性是錯(cuò)覺(jué)，因而人的自由意志其實(shí)也是錯(cuò)覺(jué)，是完全虛幻的。在給印度詩(shī)人泰戈?duì)柕男胖?，愛因斯坦嘲笑那些反?duì)決定論的人：“如果月亮在其環(huán)繞地球運(yùn)行的永恒運(yùn)動(dòng)中被賦予自我意識(shí)，它就會(huì)完全確信，它是按照自己的決定在其軌道上一直運(yùn)行下去。”（我也認(rèn)為人沒(méi)有什么真正的自由意志，與愛因斯坦不同的是，愛因斯坦確信決定論，所以自由意志被認(rèn)為是無(wú)知的表象，而我認(rèn)為自由意志不過(guò)是偶然性的表象。）按照愛因斯坦的觀點(diǎn)，骰子的點(diǎn)數(shù)看起來(lái)是隨機(jī)出現(xiàn)的，但其實(shí)是一種必然現(xiàn)象，只不過(guò)由于我們無(wú)知，所以將它看成了偶然現(xiàn)象。
    對(duì)那些相信決定論的人，我們實(shí)在也沒(méi)有什么好的辦法去說(shuō)服他放棄這樣的觀點(diǎn)。相反，科學(xué)定律支持他們?？茖W(xué)定律總是頑固地告訴我們說(shuō)：世界是被決定著的。這是科學(xué)所面臨的第二個(gè)困境。
    牛頓運(yùn)動(dòng)定律具有一種嚴(yán)格的因果性結(jié)構(gòu)：在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生的事件，唯一地導(dǎo)致后來(lái)某個(gè)時(shí)刻的結(jié)果（后來(lái)的結(jié)果也可以說(shuō)成是前面事件的原因，這是時(shí)間可逆性）。這非常自然地導(dǎo)致了拉普拉斯決定論。按照牛頓定律，構(gòu)成宇宙的所有物質(zhì)粒子在任意瞬間都有一個(gè)確定的狀態(tài)，我們可以取任意瞬間的宇宙狀態(tài)作為其初始條件；而粒子所受到的力則來(lái)源于粒子自身。這樣在理論上我們既可以溯言宇宙過(guò)去也可以預(yù)言宇宙未來(lái)的所有狀態(tài)，從而宇宙是被決定的。牛頓定律告訴我們這樣的推論：萬(wàn)事萬(wàn)物都由宇宙創(chuàng)生的初始條件所決定，所以宇宙在100多億年前大爆炸引爆的瞬間就已經(jīng)決定，我此時(shí)此刻必定會(huì)坐在電腦前用鍵盤敲下我眼前的這些文字。
    愛因斯坦的廣義相對(duì)論是牛頓定律的擴(kuò)展，但在描述一個(gè)決定論的宇宙方面，這兩個(gè)理論一模一樣──它們都具有嚴(yán)格的、唯一的因果性結(jié)構(gòu)。廣義相對(duì)論在描述宇宙的誕生、演變諸方面都取得了驚人的成功。它預(yù)言一個(gè)動(dòng)態(tài)的宇宙，后來(lái)人們證明我們確實(shí)處在一個(gè)不斷加速膨脹的宇宙之中；它預(yù)言宇宙起源于大爆炸，微波輻射背景強(qiáng)有力地支持這一預(yù)言。有意思的是，由于廣義相對(duì)論對(duì)宇宙描述的成功，人們──包括一些偉大的科學(xué)家──有時(shí)候會(huì)忘記廣義相對(duì)論畢竟是一個(gè)決定論的定律，竟然想入非非地幻想著時(shí)間旅行的奇事來(lái)。
    在廣義相對(duì)論中，時(shí)間被賦予和空間相同的性質(zhì)，時(shí)間和空間合在一起稱為四維時(shí)空。物質(zhì)會(huì)使時(shí)空彎曲，這是產(chǎn)生引力的根源。時(shí)空的彎曲可能達(dá)到這樣的地步，它形成一個(gè)閉環(huán)。如同在一個(gè)環(huán)行跑道中，人們跑到終點(diǎn)實(shí)際上是回到了起點(diǎn)，在一個(gè)閉環(huán)時(shí)空中，人們?cè)凇芭芡暌蝗Α币院笠矔?huì)發(fā)現(xiàn)自己回到了起點(diǎn)，即回到了過(guò)去。這意味著時(shí)間旅行似乎確是可能的。于是產(chǎn)生了這樣的問(wèn)題，人們能夠回到過(guò)去改變歷史，例如回到過(guò)去將自己的祖父殺死，或者拆散自己父母之間的美滿姻緣，這樣時(shí)間旅行者就變成了來(lái)歷不明的家伙，他根本就不應(yīng)該存在，更不可能產(chǎn)生“回到過(guò)去”這樣的行為來(lái)！這是典型的反證法，由此導(dǎo)致的悖論叫做時(shí)間旅行的“自謀殺佯謬”。
春秋中文社區(qū)http://bbs.    如果仔細(xì)考慮到廣義相對(duì)論的決定論特點(diǎn)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，時(shí)間旅行其實(shí)是根本不可能存在的，自謀殺佯謬并不是真的佯謬。由于廣義相對(duì)論描述一個(gè)完全決定的宇宙，因此所謂的“回到”過(guò)去其實(shí)不是真的回到過(guò)去，而是“填充”過(guò)去。歷史不會(huì)有絲毫的改變，時(shí)間旅行者在“歷史”上有什么樣的思想，采取了什么樣的行動(dòng)，他回到過(guò)去以后還將具有同樣的思想，采取同樣的行動(dòng)，不會(huì)有絲毫偏差。如果時(shí)間旅行者“回到”他祖父的年代，在這個(gè)年代時(shí)間旅行者并不存在，但組成時(shí)間旅行者身體的原子是存在的，這樣這些原子還將按照原來(lái)的模樣散落在世界各地，并按照歷史進(jìn)程一模一樣的方式運(yùn)動(dòng)，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間和恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)不斷組裝成時(shí)間旅行者自己的身體。
    甚至，這里的所謂“填充”也還只是一種形象化的說(shuō)法，并不表明真有“填充”這種行為存在，也不表明歷史可以一遍又一遍地重來(lái)。廣義相對(duì)論描述的是一個(gè)在時(shí)空中“存在”的宇宙，時(shí)空閉環(huán)的真正意思僅僅是說(shuō)，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空軌跡可以導(dǎo)致該物質(zhì)的未來(lái)和過(guò)去首尾相接，它們其實(shí)連“填充”都說(shuō)不上，它們僅僅只是一種“存在”而已。如同在大平原上有一條閉環(huán)的鐵軌，鐵軌的每一部分都是固定地存在著的，我們談不上有“填充”或者其他什么行為，除非鐵軌上運(yùn)行著一輛火車，這樣我們可以說(shuō)火車在不斷“填充”鐵軌。廣義相對(duì)論把時(shí)間空間化，忽略時(shí)間維度與忽略一個(gè)空間緯度在數(shù)學(xué)上是完全等價(jià)的，因此從廣義相對(duì)論所推導(dǎo)出來(lái)的一個(gè)描述閉環(huán)時(shí)空的解，就如同大平原上存在的鐵軌，它的每一個(gè)部分都是一種固定的存在。如果我們硬要想象這條“鐵軌”上還運(yùn)行著一輛火車（即存在一個(gè)時(shí)間旅行者），那么它就變成不再是廣義相對(duì)論所所推導(dǎo)出來(lái)的一個(gè)協(xié)調(diào)的解了。也就是說(shuō)，如果存在一個(gè)時(shí)間旅行者，則這個(gè)時(shí)間旅行者一定要納入成為“鐵軌”的一部分，因?yàn)檫@樣才是一個(gè)符合廣義相對(duì)論的正確的協(xié)調(diào)解。因此，閉環(huán)宇宙的存在不等于時(shí)間旅行可以存在，時(shí)間旅行其實(shí)是根本不可能的。只有當(dāng)我們用符合日常經(jīng)驗(yàn)的演化觀點(diǎn)去理解具有嚴(yán)格因果決定律的廣義相對(duì)論，這才產(chǎn)生矛盾，才出現(xiàn)所謂“自謀殺佯謬”。這也說(shuō)明廣義相對(duì)論所描述的決定論宇宙與我們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)中的宇宙是矛盾著的，不協(xié)調(diào)的。
    由于廣義相對(duì)論描述的是一個(gè)“存在”的宇宙，一個(gè)沒(méi)有演化的被決定的宇宙，很自然地，我們轉(zhuǎn)向量子力學(xué)，因?yàn)榱孔恿W(xué)是更最基本的理論。我們期望，對(duì)決定論的否定，量子力學(xué)或許可以給出答案。但很快發(fā)現(xiàn)，除非我們不用“觀測(cè)”而用另外的方式來(lái)解釋波函數(shù)塌縮現(xiàn)象，否則我們依然要回到?jīng)Q定論。
    在量子理論中，電子沒(méi)有確定的位置和確定的速度，在經(jīng)典理論中常用的一切物理量，對(duì)電子而言都是不確定的。乍一看，電子的運(yùn)動(dòng)似乎不再可能是受決定的了。但是，電子還是有一個(gè)確定的稱為“波函數(shù)”的物理量，而波函數(shù)隨時(shí)間的演化卻是完全被決定的。所以我們?nèi)詫⒒氐經(jīng)Q定論。
    波函數(shù)隨時(shí)間的演化服從薛定諤方程，和經(jīng)典理論一樣，薛定諤方程也是嚴(yán)格因果律的。給定某一時(shí)刻電子的波函數(shù)，將唯一地決定此前和此后任一時(shí)刻電子的波函數(shù)。同樣，給定整個(gè)宇宙某一時(shí)刻的波函數(shù)，也將唯一地確定宇宙的整個(gè)歷史和未來(lái)的波函數(shù)。因此，如果我們僅僅談及可能性，那么宇宙就是決定論的。
    但一旦有人進(jìn)行觀測(cè)，情況就有些區(qū)別。這時(shí)候宇宙波函數(shù)將按照某種概率塌縮，然后塌縮了的宇宙波函數(shù)重新按照薛定諤方程所確定的方式演化。當(dāng)波函數(shù)發(fā)生塌縮時(shí)，所有的可能性按照薛定諤方程收縮為單一的現(xiàn)實(shí)結(jié)果，這是隨機(jī)的，是非決定論的。也就是說(shuō)，如果人們?cè)噲D從給定的測(cè)量結(jié)果去反推過(guò)去的波函數(shù)，就不會(huì)得到正確的結(jié)論。看起來(lái)，波函數(shù)塌縮既打破了時(shí)間可逆性，也摧毀了決定論。但是，如果沒(méi)有“觀測(cè)”呢？沒(méi)有被觀測(cè)的宇宙就成為被決定的宇宙。于是，原則上我們能夠預(yù)言：如果我們?cè)趯?lái)任意時(shí)刻觀測(cè)，宇宙所有可能的狀態(tài)；原則上我們也可以推斷：如果我們?cè)谶^(guò)去某個(gè)時(shí)刻進(jìn)行觀測(cè)，宇宙當(dāng)時(shí)所有可能的表現(xiàn)。所以宇宙為什么是現(xiàn)在這個(gè)樣子，這不是演化的結(jié)果，而是“觀測(cè)”的結(jié)果，人類看起來(lái)不僅要對(duì)宇宙的現(xiàn)狀，而且要對(duì)宇宙的過(guò)去“負(fù)責(zé)”。宇宙大爆炸也不過(guò)是人類觀察而導(dǎo)致的后果。
    如果一定要從薛定諤方程推導(dǎo)出一個(gè)演化的宇宙，或者我們可以設(shè)想：在宇宙之“外”的某個(gè)幽冥世界，存在一個(gè)神奇的上帝，他不斷睜開眼睛注視著宇宙，于是宇宙波函數(shù)就不斷塌縮，于是我們得到一個(gè)受制于機(jī)遇和概率的不斷演化的宇宙。而如果他打個(gè)盹，宇宙就又立馬回到?jīng)Q定論的軌道上來(lái)。
    這些匪夷所思的思想揭示出，將波函數(shù)塌縮歸結(jié)為觀測(cè)是極不合理的。正如著名物理學(xué)家溫伯格所言：“我們雖然喜歡采用一種統(tǒng)一的自然現(xiàn)，但在宇宙中智慧生命的作用中仍遇到一個(gè)棘手的二元論?！环矫?，薛定諤方程以一種完美的確定論方法描述了任何系統(tǒng)的波函數(shù)如何隨時(shí)間而變化；另一方面，相當(dāng)不同的一個(gè)方面，當(dāng)有人進(jìn)行測(cè)量時(shí)，又有一組原則規(guī)定如何用波函數(shù)推算各種可能結(jié)局的概率?！焙蜁r(shí)間可逆性一樣，看來(lái)決定論難題與測(cè)量導(dǎo)致的波函數(shù)塌縮問(wèn)題也有牽連，它們應(yīng)該可以在一個(gè)統(tǒng)一的方案中一并得到解決。