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牛顿的世界观的另一种选择有望解释量子物理学的奇异之处

从最好的物理理论来看，您会误解时间。在爱因斯坦的广义相对论中，过去与未来之间没有区别，更不用说“现在”的概念了。同样，时间“流逝”也没有方向。取而代之的是，空间和时间只是存在于某些三维结构中。而且，物理学的所有基本定律都以相同的方式向前和向后工作。

这些事实不容易接受，因为它们与我们对时间的主观理解相矛盾。但是不要气:：物理学家不容易接受它们，这种张力不仅与常识相矛盾，而且与物理学也相矛盾。尽管物理学家谈论了很多关于时间的对称性，但是他们允许自己寻找世界上发生的现象的起因，而只是过去，而不是将来。

就像吉他弦的末端固定会决定其振动一样，宇宙的遥远过去和遥远未来也会影响今天的事件。

提出解释时，我们大多数人都以300年前建立的艾萨克·牛顿（Isaac Newton）来思考。这种“牛顿力学”以过去为基础，并用它来解决未来，逐步解释了我们的宇宙。一些研究人员甚至将宇宙视为计算机程序的输出。这种情况是该方案的自然结果。即使在上个世纪我们的时间观念发生变化之后，牛顿力学仍然以某种方式保留在最流行的信仰物理系统中。

但是将旧的牛顿思想体系应用于新的量子尺度效应，我们发现自己处于无法解释的情况。如果这些现象是无法解释的，那么也许我们只是在错误地表示它们。如果我们准备考虑未来，则会提供更好的解释。但是牛顿力学最初不能进行这种永恒的解释。计算机程序在一个方向上起作用，并且试图将两个在相反方向上起作用的程序组合在一起，这导致了人们对时间旅行电影构想不佳所特有的悖论。为了以与过去相同的认真态度看待未来，我们显然需要牛顿力学的替代方法。

而我们有。大多数物理学家意识到存在不同的参照系，这是对空间和时间进行公正分析的替代方法。所谓的拉格朗日力学也是古老的根源，它已成为基础物理学所有领域的必要工具。但是，即使是使用这种方法的物理学家也抵制了最后一个明显的步骤：提出拉格朗日力学不是一种数学技巧，而是一种解释世界的方式。也许我们没有认真对待自己的理论。

拉格朗日力学不仅使我们能够基于未来给出解释。她要求他们。对于过去和未来，这种机制避免了悖论，并使新的解释方法成为可能。而这可能正是下一个突破所需要的观点。

理解拉格朗日力学的第一步是完全摆脱牛顿时代的影响。通过整体考虑时空区域，可以更轻松地做到这一点：一次考虑整个长度，而不要考虑影片的连续帧。我们可以用固定的三维结构形式来描述时空，不仅具有空间，而且具有时间框架-该区域的初始和最终边界。

从电到黑洞的所有经典物理学都可以通过最小化作用的简单拉格朗日原理来表达。要在空时段上使用它，首先要描述物理参数在整个长度上的局限性。然后，对于此框架中的每组可能发生的事件，您都可以计算“动作”的大小。考虑到最初的限制和一些技术要点，将采取的行动最少的一组事件。

例如，对于从点A到点B传播的光线，该动作对应于传播时间的持续时间。考虑到障碍物，道路将是最快的。如果以这种方式争论，那么光束会在玻璃表面弯曲以最小化传播时间。量子物理学中的拉格朗日力学的工作原理略有不同，导致出现概率而不是确切的答案，但本质是相同的：同时施加时空限制。

根据牛顿的逻辑，这很奇怪。 A点的光线以某种方式预见了未来（关于B点和未来的障碍），具有广泛的计算能力（计算多个路径）和知识（选择最小的）。但是，陌生只能证明牛顿和拉格朗日的思想没有融合，而且我们可能不需要将人类特征归因于光。

拉格朗日力学不是仅基于过去来解释事件，而是从一般的边界约束（包括最后一个约束）开始。如果您不施加最终限制-对于光点，则此点为B-这种方法将无法给出正确的答案。但是，如果使用得当，数学的成功证明了边界限制的逻辑优先性-时空任何区域的边界都可以解释其内容。

Langrange的方法提供了最优雅，最灵活的物理学描述，物理学家通常更喜欢它。但是，尽管这些原理是适用的，但即使物理学家使用它们，也不能从字面上理解它们。很难接受可以根据将来发生的事件来解释事件的信息。毕竟，过去与未来之间存在明显的差异。如果时间之箭对我们如此明显，那么未来的限制将如何影响过去发生的事情？

但是，有一种方法可以使拉格朗日力学与我们的日常经验相协调。我们只需要足够广泛地思考，而不会忽略细节。

物理是时间可逆的。如果聚光灯照亮了雕像，那么也可以说雕像照亮了聚光灯。通常我们不这样做，因为它违反了我们对“解释”一词含义的期望。

假设您用闪光灯拍了一张雕像的照片。每束光线都遵循最小作用原理，在时间上产生完美对称的路径。但是它们在一起却表现出明显的不对称性：A的初始限制瞬间聚集在一起，而最终的限制分布在雕像上。此外，很明显，与之相反，来自A的光的传播可以更好地解释B的照明。即使我们以相反的方向观察光线的路径，也没有人会说由于雕像上复杂的光线图案，光线集中在闪光灯中。

由此可以推断出，令人满意的解释可以用简单的方法省去复杂的事件。他们以一个事实和几个相关参数来解释众多现象。无论使用哪种机制，这都应该很明显。

但是，A和B的这种不对称性并不能反驳拉格朗日的观点，这仅是假定A和B可以最好地解释它们之间发生的事情的细节。即使在拉格朗日力学中，A和B也相互依赖。为了追踪他们的联系，让我们更广泛地看一下。根据拉格朗日力学的局限性原理，解释不是一成不变的，而是相互嵌入的。换句话说，我们并不是说事件A导致了事件B，而事件B又导致了事件B。那么我们将其视为更大区域（在时空上）的一部分。应用相同的拉格朗日逻辑，我们得出较大的边界应解释其中的所有内容，包括原始边界。

通过对雕像运行此过程，我们发现灯泡和雕像在放大比例上具有相同的不对称性。也就是说，我们对过去对闪光灯的描述感到满意，但是对于未来，我们不会解释雕像的照明。然后，我们将该系统封装在更大的系统中，依此类推，直到达到宇宙学边界-宇宙的外边界。据我们所知，在这样的尺度上观察到了相同的不对称性-大爆炸期间物质的异常平滑分布，而未来的分布更加随机。

如果从拉格朗日的角度考虑时空的普通区域，那么初始边界（闪光灯发出的光线）比最终边界（照明的雕像）更简单的事实证明我们最近的宇宙学边界已经过去了。该顺序意味着在可比较的将来没有相应的宇宙学边界。而且，如果您将“大爆炸”作为对宇宙明显属性的最佳解释，那么时间流的明显方向与站在冷窗口附近时感觉到的空间温度梯度没有什么不同。在这些情况下，空间或时间都不是不对称的；这只是您相对于最近边界的位置问题。

在我们通常遇到的古典尺度上，与过去的边界相比，我们将不会从未来的边界接收新的信息。如果在所有规模上都是如此，那么拉格朗日力学将有问题，因为未来的边界根本不会影响任何事情。但是，如果我们下降到量子不确定性的水平，情况就不会如此：微观未来的细节无法从过去得出。在量子尺度上，拉格朗日力学的所有可能性变得显而易见。

纠结的故事：在量子纠缠的标准实验中，成对的粒子从源中飞出，并由探测器进行测量。两台计算机，爱丽丝和鲍勃，生成随机数来控制探测器。探测器事件控制着源头发生的事情，即使它们位于将来。

量子纠缠是一个拒绝牛顿力学的概念。细节对我们并不重要，因此，我们将考虑一个典型的纠缠实验的一般本质。中央的设备产生两个粒子。左一个发送到由Alice的计算机控制的检测器，右一个发送到由Bob的计算机控制的远程检测器。检测器以随机数确定的几种方式之一测量其粒子。正如爱尔兰物理学家约翰·贝尔（John Bell）在60年代著名的实验中所证明的那样，测量结果的关联方式违背了通常的解释。

具体而言，粒子的总过去变得不足以解释所测得的相关性，至少对于Alice和Bob可以随机选择的完整测量范围而言，还不够。当然，许多科学家想从物理的角度解释这一点，他们不喜欢尝试通过纯粹的数学来做到这一点。由于存在误解，它们开始引起在空间或时间中并不真正存在的神秘实体（它们本身需要解释），甚至比光速传播（违反了我们对爱因斯坦相对论的一切了解）。

如果我们放弃这些绝望的尝试，那么每个人都会同意，只有当粒子可以预先预测爱丽丝和鲍勃的随机设置时，才能找到自然的解释。但是，大多数将该信息传输到粒子的建议看起来甚至更加绝望，甚至到作弊点：据推测，粒子以某种方式嗅出了随机数发生器的所有输入数据，并使用此信息来预测未来的探测器设置。

几乎没有人认为这是对纠缠实验的一个有价值的解释，因为您不会接受对从雕像的复杂形式反射的闪光灯上的光的定位的解释。这种尝试违反了我们合理的解释标准：拟议的运作机制比他试图解释的简单结果复杂得多。

在雕像的例子中，显而易见的解决方案是寻找更简单的边界-闪烁-以获得最佳解释。从拉格朗日力学的角度考虑，对于量子纠缠，合理的解释几乎是显而易见的。它不会影响检测器设置的复杂的初步工作；它包含将来的检测器设置。

未来，时空的雾状区域中将存在神秘的纠缠粒子，该区域的边界包括其制备和被探测器探测到。爱丽丝和鲍勃选择的设置将在最终边界的探测器中物理实现-拉格朗日力学告诉我们的地方正是在这里寻找解释。我们只需要将来允许粒子将自己限制在此边界内，马上就会出现对纠缠实验的简单解释。在这种情况下，未来和过去可以最好地解释观察结果。

通过认真考虑未来作为解释，量子纠缠可能不是唯一可以解决的谜。在其他量子现象中，也可以找到更简单的解释，该解释可以在简单的空间和时间中起作用，而没有远距离的任何作用。量子理论中的概率可能会与任何其他科学领域中的概率相同：由于我们未知的参数而存在（因为其中一些将在未来出现）。

这样的研究将提出重要的问题。如果未来可以对过去施加限制，为什么后果仅限于量子水平？为什么我们不能使用量子现象向过去发送信息？宇宙限制在多大程度上占主导地位，拉格朗日方法如何被概括以使其全部起作用？

找到它们的答案不仅可以帮助物理学，而且可以更好地理解我们如何适应我们的四维宇宙。例如，根据拉格朗日力学，任何区域的微观细节都不受过去边界的完全限制。在大脑的原子水平上，未来存在重要但未知的限制。也许这种推理甚至可以帮助理解自由意志，证明未来不是完全由过去决定的。这将要求我们重新考虑这样的观念，即固定的过去和开放的未来之间存在简单而明显的区别。

几乎每当一门科学找到更深入，更简单，更令人满意的解释时，就会导致其他一系列科学发现。因此，如果我们还没有掌握更深层次的量子现象，那么它的发展将导致大量使用量子效应的技术取得重大突破。错误的本能阻碍了过去的科学进步，而我们与时间有关的本能也许是最强烈的本能之一。但是，只有我们能够强迫自己展望未来，才有一种清晰的方式来解释自然界的最深奥秘诀。

展望未来，了解过去

牛顿的世界观的另一种选择有望解释量子物理学的奇异之处

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