时间之箭与量子纠缠 - 我们的记忆被量子力学抹掉了?!
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level 9
有谁看到过这个文章没有?
http://www.guardian.co.uk/science/blog/2009/aug/26/entropy-time-arrow-quantum-mechanics
……Maccone's solution is to suggest that in fact entropy-decreasing events occur all the time – so there is no asymmetry and no associated mystery about the arrow of time.
He argues that quantum mechanics dictates that if anyone does observe an entropy-decreasing event, their memories of the event "will have been erased by necessity".
Maccone doesn't mean that your memories will never form in the first place. "What I'm pointing out is that memories are formed and then are subsequently erased," he tells me.
When you observe any system, according to Maccone, you enter into a "quantum entanglement" with it. That is, you and the system are entangled and cannot properly be described separately.
The entanglement, Maccone says, is between your memory and the system. When you disentangle, "the disentangling operation will erase this entanglement, namely the observer's memory". His paper derives this conclusion mathematically.
While we cannot remember our cups of coffee re-heating, and hence cannot study them, Maccone thinks that entropy-decreasing events like that must happen.
"If transformations that increase the entropy do occur – and we know that they do – by symmetry we should expect also transformations that decrease the entropy – but we cannot see them."
2013年01月22日 14点01分 1
level 9
大概翻译一下:
Maccone的对此(时间之箭)的答案是,熵减过程事实上总在发生 - 所以不存在不对称性,并且时间之箭并非是个难解之谜。
他宣称,量子力学认为如果任何人观测到一个熵减事件,他对此的记忆“将会必然被抹掉” Maccone并不是说你的记忆一开始就没有产生。“我所指的是,记忆产生然后必然被抹掉,”他如是对我说。
对Maccone而言,当你观察任何系统的时候,你就与之形成了“量子纠缠”。也就是说,你和系统纠缠在一起,并且无法分开来单独描述。
Maccone所说的纠缠,是在你的记忆与系统之间发生的。当你纠缠时,“解缠操作会抹去这个纠缠,也就是观察者的记忆”。他的论文从数学上推导了这个结论。
虽然我们不能够记忆任何类似咖啡自动加热(这样的熵减过程),因而不可能去研究它们,但是Maccone相信类似的时间肯定会发生。 “如果熵增的变化的确会发生 - 我们知道它会 - 那么根据对称性我们应该期望看到熵减的变化 - 但是我们看不到。”
2013年01月22日 14点01分 2
level 13
果断碉堡~
2013年01月22日 14点01分 3
level 9
我一直认为,时间之箭的起源与观察行为有关 - 一个包含观察者的宇宙,信息必然是不完备的,因而就有了不确定的种子。这一点倒是和这个Maccone有点相似之处。但是他这里所说的对我而言有点太玄了,哪位大仙对量子纠缠比较懂的来说说?
2013年01月22日 14点01分 4
level 9
这个意思是不是说,只要我脑海中浮现了任何一个系统,则我与这个系统之间的纠缠就还是没有解开的?
即我对一个系统做了一次观察,就是我与这个系统之间产生了纠缠。以后凡是我回想起这个系统的时候,都说明我的大脑与这个系统之间的纠缠仍然存在。当我彻底遗忘了这个系统的时候,我们之间的纠缠才被彻底解除?
量子力学里的纠缠我的理解就是相互作用。两个系统发生相互作用,则两个系统就会纠缠在一起
2013年01月22日 14点01分 5
level 11
很可疑。需要解决的问题在于为什么“解缠”操作中记录熵增的记忆会得到偏爱而保存。
2013年01月22日 15点01分 6
另外,我不确定他确实是按照我理解的“纠缠态”来使用这个词的
2013年01月22日 15点01分
回复 planeheart :原文中出现的是“quantum entanglement”,可以明确地理解,就是量子纠缠
2013年01月22日 15点01分
回复 薛森堡玻拉克 :那么“记录熵增的记忆”这么一个精确条件限制下的东西会得到偏爱而保存的原因?
2013年01月22日 16点01分
回复 planeheart :我不知道。要不我也不在这里问了。我没有条件去期刊上找文章,大家谁可以下免费文章可以看原文。
2013年01月22日 23点01分
level 7
现在有一门新的学科:量子生物学,是不是会研究到这样的东西,毕竟记忆已经涉及生物范围了。。。
2013年01月22日 15点01分 7
倒不一定。当年诺依曼可是在人们还不了解意识的机理的情况下提出那个独立于物质世界的意识导致坍缩的奇葩量子力学诠释的,然后惠勒和魏格纳居然表示赞同。可见生物学细节问题在高歌猛进的理论家看来也是次要的口牙!
2013年01月22日 15点01分
回复 planeheart :不过他那个只是一种诠释,诠释更多被认为是一种哲学观点,难道不是吗?
2013年01月22日 15点01分
重要的不是那个诠释,重要的是众物理学家对于这样一个草率的诠释的反应。
2013年01月22日 15点01分
回复 planeheart :呵呵,你这个签名很有意思
2013年01月22日 15点01分
level 7
“如果熵增的变化的确会发生 - 我们知道它会 - 那么根据对称性我们应该期望看到熵减的变化 - 但是我们看不到。”
= = 这样推断出的么。。。
2013年01月22日 15点01分 8
问题在于没有任何理由认为熵增和熵减是对称的。没有“信息反演对称性”这回事。
2013年01月22日 15点01分
问题是对称性并不适用于一切
2013年01月22日 15点01分
回复 planeheart :这里所说的是动力学时间对称与热力学时间之箭的矛盾。如果热力学系统严格按照动力学规则演化,那么对称性不应该被打破 - 当然,我个人对此有异议,一个严格动力学描述的系统是不存在的。且不说波函数坍缩本身就不是个纯动力学范畴的怪胎,即使在经典系统中,随机性也不可避免
2013年01月22日 15点01分
回复 薛森堡玻拉克 :其实我觉得应该这么说更合适——我们的记忆是一个熵减过程,但是由于“宇宙”的总熵是守恒的(根据全息宇宙学的研究,这很有可能是正确的),能够维持我们生存并持续观察的宇宙的其余部分肯定是表现为熵增的。跟量子纠缠似乎没什么关系,毕竟宏观上并不会有可观测到的量子效应
2013年01月22日 15点01分
level 10
[大惊]我怎么觉得……好民科啊……
2013年01月22日 15点01分 9
文章好像是发在了physical review letter上了,挺正经的……
2013年01月22日 15点01分
level 1
。。有点奇怪。
那么如果用特定机器记录下来的东西
如果被瞬间被抹去
这样时间不是就在这段膨胀了
2013年01月22日 16点01分 10
level 7
我感觉需要把发表在Physical Review Letters上的原文找出来看看。卫报是综合性媒体,科学方面的文章多是科普级别的,撰稿人一般是科普记者,对一些东西的描述未必精确 = =
2013年01月22日 16点01分 11
level 11
= =怎么又有意识量子论的即视感
2013年01月23日 00点01分 12
level 4
牛逼啊。。从数学上推导。。
2013年01月23日 09点01分 13
本文的数学其实不复杂,但问题在于他对于演算结果的解释过于简单了。
2013年01月24日 02点01分
level 9
这个可以作为一个思想,可是不可证伪啊!
2013年01月23日 10点01分 14
如果这个结论可以从数学上推导,那么就有办法把它还原成一个可验证的等效命题
2013年01月23日 12点01分
level 5
首先热力学箭头和心理学箭头不矛盾
你可以看见熵减过程,只不过熵增看起来更多罢了。不要总是说熵减是时光倒流。顺便说一句那个老外估计是疯了
2013年01月23日 14点01分 15
少见多怪
2013年01月23日 15点01分
没有人说熵减是时光倒流。我们关心的是热力学和动力学不兼容的问题。
2013年01月23日 15点01分
level 5
想到叔本华的一个哲学名词,悬置。
2013年01月23日 15点01分 16
胡塞尔喜欢用这词。虽然我不觉得这一招很好用。
2013年01月24日 01点01分
level 11
@薛森堡玻拉克
略过细节,我对本文的review:(怎么看都觉得像科幻啊)
1,两个具有量子纠缠的子系统彼此独立看待的熵总和可以大于系统的总熵(相关熵)。差额可以看做纠缠提供的“互信息”的贡献。这一点是本文认为宇宙总熵守恒(不但守恒,而且严格为零)的依据,并且作者认为经典热力学熵是纯粹主观分割出来的量,是将体系的子系统间视作彼此独立的结果。这点诡异的地方在于:抵消黑洞熵(那可是惊人的!)的互信息的来源何在呢?这是否表示我们了解或遗忘了更多的关于这一来源的信息(增加或减少了互信息的总量),黑洞的视界面积就会相应地增大或缩小?
2,本文中时间箭头的含义是暧昧不清的。首先从其基本观点来看,它肯定独立于热力学之外。因为它认为熵减过程的确能在真实的时间流里发生。换言之,作者似乎暗示存在一种适用于全局宇宙的绝对时间。当然,我把这视作作者没有考虑相对论的关系。但如果用观者固有时取代这里的时间概念,物理图像就变得非常奇怪了。因为原本中观者对于发生在其世界线附近的一切都是始终警觉的,现在本文告诉你世界线上若干处其实是(观测意义上)无效的。并且无效的区域对不同观者还不相同。如果一个观者发出的,用于校准的光子的世界线恰好交于另一个观者世界线上的无效区,那会怎么样呢?
3,本文欠缺从纠缠关联形成到信息进入我们的意识这段过程的考虑。问题是:并非所有发生在我们的大脑(这个物质体系)上的变化都会反映在我们的意识中,神经系统极小的改变可能根本不对应意识的反应。这点是认知科学的工作。因此,不能说:我们的记忆被抹除了,因为很可能热力学熵减少的过程根本不对应有观察信息进入意识。但是,本文还是表达了:在时间流中,我们的意识连续性是不存在的,它已经被打断了很多次。
4,本文最大的疑难在于:热力学时间箭头纯粹是我们的知识不断增长所导致的。试考虑这样的状态:观察者与外部宇宙间的纠缠状态永不变化,而外部宇宙的热力学熵维持恒定。似乎也是可以的。那么,使得观察者的记忆量不断增长的动因又是什么呢?它肯定不在热二律能解决的范围之内了。
2013年01月24日 02点01分 17
@inempty 求轻喷
2013年01月24日 05点01分
level 11
仔细思考了下,这文章的思想可以不用量子力学知识就说清楚。我们使用最广泛的信息熵定义:H(X)=-∑pi*log(pi),式中pi为随机变量X取值Xi的几率。对于X与Y两个随机变量可以定义联合熵:H(X,Y)=--∑∑pij*log(pij),这里对i与j求和,pij对应X取Xi,Y取Yj的几率。
现在我们做一个简单的模型,X代表“观察者的状态”,Y代表“外部世界的状态”,在该论文作者的观点下,H(Y)代表了“外部世界的热力学熵”,因为它是把外部世界的状态孤立开来(无视它与观察者的关联)看待的产物。H(X)的含义亦然。而H(X,Y)则代表了整个宇宙(观察者加上外部世界)的信息,论文作者认为它是一个常量,并且,在一般的规范下应该精确为0.
计算这些量的具体数值需要用到物理学知识,但是,这恰恰是不重要的。因为有以下恒等式:
H(X,Y)=H(X)+H(Y)-I(X;Y).式中I(X;Y)称为互信息量,它代表X的信息在多大程度上反映在了Y中(反之亦然),显然,观察者透过观察了解外部宇宙的过程中恒有I(X;Y)不减,因为这增进了外部世界与观察者大脑状态的关联。而由于等式左端H(X,Y)不变,故必有H(X)+H(Y)恒增加的结论。而这恰恰是体系总的热力学熵。
2013年01月24日 05点01分 18
2013年01月24日 07点01分
level 11
也即是说。严格而言这文章的核心思想与量子力学无关。而是类似兰道尔原理的结果:即热力学熵与一般意义上的信息熵在特定条件下的等价性。也就是Jaynes一再表达过,贝肯斯坦一直坚信的观念。
但是,它还是没有解决最核心的问题:难道单向度的时间真的只是存在于观察者意识中的幻觉吗?从本文的答复来看似乎是肯定的。这又让我想起了爱因斯坦在贝索离世后致其家人的信。
而且这观点一方面把人类的意识抛进神秘的领域里了,一方面与相对论的基本观念相性不良。这样看来,热力学熵概念纯粹是主观产物,是将观察者与外部世界割裂或者将外部世界各组分割裂描述的结果。换言之,局域化的描述是非自然的,任何局部的变化必然瞬时地牵连整个宇宙。这让我如何看待光速极限的含义呢?
2013年01月24日 06点01分 19
嗯,最后一个问题也许可以用类似对付EPR佯谬的方法解决……
2013年01月24日 06点01分
回复 陆星语 :仅仅是形式上的类似。
2013年01月25日 14点01分
level 11
最后,为了进一步表达我对该论文观点的质疑。若我们的衰老对应其热力学熵逐步增加到最大值的过程,本文的观点是否表示一旦我们将与外部世界的一切关联(量子意义上的在内)消除(将I(X;Y)变为恒定值,例如说零),由H(X,Y)的守恒性与H(Y)的不减性,我们便可以获得一种存在于不再增长的虚无中的永生不灭(涅盘成佛?)[哈哈][哈哈][哈哈][哈哈][哈哈]
2013年01月24日 06点01分 20
目测这论文的观点若火了,会被佛学大湿拿去当工具用
2013年01月24日 06点01分
回复 planeheart :看来只有研究熵的佛教徒才是佛教徒啊,[傻笑]
2013年01月25日 06点01分
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