「高考前夕时空旅行」番外：未来=过去？

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上期视频，主角成功地压中高考……不，成功地给未来的自己写了封信，而且未来的自己也成功地穿越回现在，和现在的自己见了面。
薛定饿了么：《高考前夕时空旅行的可行性研究报告》zhuanlan.zhihu.com 不过话又说回来，我们在现实生活中并没有亲眼见过穿越事件，无论是穿越到未来，还是穿越回过去。
为什么呢？
到底是因为物理法则不允许，还是因为……未来和过去，本就是一回事儿？
假如宇宙一直演化下去，那么它迟早会复现今天的一切

时间有方向吗？
嗯……看似是一个很蠢的问题。时间当然有方向了。

人死不能复生，破碎的水杯不会自己复原，时钟不会莫名其妙开始倒转。日常生活中的各种经历都在告诉我们，时间是有方向的，它只能从过去走向未来，没有任何例外。正像上期视频讲的一样，“熵”不会无缘无故变小。

可是，我们有时还是会被时间玩弄，分不清未来和过去。

比如上面这个带猫尾巴的挂钟，我们很难判断它到底是不是在正向走动，因为正向反向都说得通。毕竟我们当初学的牛顿运动定律里边本身就不包含时间的方向。换句话说，不管时间是正着走还是反着走，牛顿三定律都成立。

再比如这个神奇的B-Z反应，我们也很难分清它到底是从红变蓝，还是从蓝变红，因为它是一个自我反复循环的化学反应。如果你不管它，它能在红蓝之中自由切换，分不清开头和结尾。
其实到这里我们就能看出来了，如果时间没有方向，那么自然也就没有过去和未来，更没有起点和终点，区分方向根本没有任何意义。这就好比说，你现在站在天安门西，计划往东走去看升旗，但是上帝告诉你，东边随时都会变成西边，西边也随时都会变成东边，那你“往东走”有什么意义呢？
说到这里，我们不得不提到一个非常著名的概念——庞加莱回归定理。

庞加莱回归定理是说，在时间足够长的情况下，任何孤立系统（比如宇宙本身）都必然会反复接近（大家不用过于纠结“接近”这两个字）它的初始状态。如果觉得这句话很绕，我们可以这么理解：假如桌面绝对光滑，那么一个台球迟早会回到最初的位置和最初的速度；假如你放了一个屁，那么这个屁迟早会回到最初的形状和浓度；假如宇宙一直演化下去……那么它迟早会复现今天的一切。

既然宇宙会无止境的循环往复，过去和未来还有什么区别呢？时间根本没有一个明确的方向呀。
想要复现今天的一切，还不如去买彩票

不过想来想去……好像哪里不太对呀……
前边说人死不能复生，时间有方向；
庞加莱回归，时间没方向……
那到底有没有啊？
答案就是，时间偶尔是个路痴，但完全不会影响我们的生活。

比如上面提到的猫尾巴挂钟，虽然牛顿定律无法指明它的方向，但是热力学第二定律可以。我们只需要测量出挂钟系统的热量变化，就能判断这个挂钟是在正着走还是在反着走。
再比如庞加莱回归，宇宙的确有可能复现今天的一切，但是概率低到和0没有区别。想象一下，宇宙从大爆炸到现在已经130多亿年了。假设全地球的60亿人口，从宇宙大爆炸之初就开始买双色球彩票，每个人每秒钟买一张，一直买到今天，结果每张彩票都中了一等奖。
这个概率已经很低了吧，对吧？
但是庞加莱回归的概率跟它相比，还是九牛一毛，小到连个渣都算不上，可见庞加莱回归的概率到底低到什么地步。
所以说，时间偶尔是个路痴，但完全不会影响我们的生活。
奇异博士与量子力学

其实在量子力学里，时间也没有什么方向。
我们以前提到，在量子力学中，粒子状态由波函数来描述。而波函数最重要的特点，就是叠加。一个波函数里包含了该粒子的各种可能性。只要我们不去观测它，它就不会坍缩。换句话说，只要我们不观测粒子，粒子就是万能的。它既在这里，又在那里；既在向东，又在向西。
举个《复仇者联盟3》的例子。

在奇异博士的千里眼之下，宇宙的几十万个发展分支同时存在着。在这一刻，宇宙的过往早已确定，全部的未来早已明晰，时间已经失去了它的意义。整个宇宙在一瞬间得到了全部的解，得到了全部的答案，未来和过去同时浮现，时间没有方向。

可是这里仍然有一个问题——虽然在量子力学中，时间没有方向，但是在人类测量的过程中，时间是有方向的。

比如说，我们现在多少已经明白薛定谔的猫是怎么一回事儿了，它既是活的，又是死的。可是，它毕竟只是个思想实验，现实生活中我们并没有见过任何“又活又死”的猫。相对应的，波函数也只停留在公式和理论当中。一旦人类观测粒子，波函数就会不可逆转地坍缩，粒子就再也不会既在那里，又在这里，而是只能在这，或者只能在那。
用奇异博士的比喻来讲就是，在他选择救活钢铁侠的一刹那，宇宙的几十万种可能性、地球的几十万种结局就会不可逆转地坍缩成为确定的一种。宇宙的演化开始有了明晰的方向，时间也重新体现了它的价值和意义。
正像我们刚才提到的，时间偶尔是个路痴，但完全不会影响我们的生活。

不过……越本质的问题其实越难解决。
我们每天都跟时间打交道，讲道理的话，心中应该对时间有充分的理解。但到目前为止，我们脑袋里冒出的新问题可能比解决的旧问题还要多。
比如说，热力学第二定律是一个以大量粒子为基础的统计学结论，它并不能解释单个粒子的时间走向。
庞加莱回归的概率虽然低到令人发指，可它归根结底不是0。
人类观测行为会让波函数坍缩，这个过程不可逆，所以时间不可逆，它只能朝着未来流逝。可是……为什么人类观测会让波函数坍缩呢？难道说人类不去观测，世界上那些波函数就不坍缩了，量子过程就停止演化了吗？？

特别鸣谢
《时间之箭》

<完>

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看完我们三分钟漏洞百出的科学小视频，你的生活也并不会变得更好。

jzchzhfu

所以猫尾巴的钟哪里买

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始终不能理解"观测"导致的坍缩！！  我觉得科学家们肯定是疯了(微笑

falaso

讲道理这篇写的好烂啊，完全不知道在说什么诶

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搞不清一个问题，我们观察就确定了一个粒子的状态，是因为观察的光子影响了粒子了吗？那这样是不是就是我们的观察才造就了现在的宇宙？但如果我们闭上眼，我们观不观察，光子也会存在，也会影响到粒子啊，那光子是肯定有一个确定的状态，只是我们不知道而已吧？？？