时间不是幻觉：不可逆性比对称方程更根本
Jim Al-Khalili 主张时间是真实的、有方向的，不可逆性比时间对称方程更根本；他还提出用量子纠缠熵代替热力学熵作为过去假设的基础。
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时间真实且带有方向
Jim 给出一个硬立场：时间是实在的、有形的，是四维时空的一部分，不只是时钟测量的东西。他更进一步说，时间的方向性不是从无方向的基础定律中涌现出来的，而是内置于宇宙的。Sean 提醒观众这其实是大争议——许多物理学家认为时间只是工具或方向是粗粒化的产物。Jim 的直觉是，如果我们从宇宙内部看，不可逆性才是更根本的那个。
— JA不可逆性比对称方程更根本
传统叙事是：牛顿、薛定谔等基本方程在时间反转下不变，时间箭头必须从熵增或粗粒化中涌现。Jim 反过来认为，时间对称方程只是理想化，因为没有一个系统是真正孤立的——连量子系统也在不断与环境纠缠。时间对称方程只适用于孤立系统，是主方程的特例；而现实中一切都在与环境交换能量和信息，不可逆才是常态。他承认这是少数派立场，但认为这才是更贴近真实世界的基础。
— JA过去假设的必要性
如果把整个宇宙当作孤立系统，它同时又满足时间对称定律，那么按第二定律，昨天的熵应该比今天高，而不是低。唯一解决办法是把那个特殊时刻推到最开端：大爆炸。这就是过去假设。Jim 强调这不是额外假设，而是宇宙初始条件的一部分，和常数微调并列。他同意 Sean 的说法：如果一定要选一个特殊时刻，大爆炸比上周合理得多。
— JA心理时间仍无解
即使低熵初始条件解释了时间箭头，Sean 追问：那「此刻」「流逝感」这些心理体验从哪来？Jim 诚实承认，物理定律里没有时间流，我们却感觉时间在流。他说这是物理时间与显现时间之间的鸿沟，他连如何表述清楚都没有把握。这种坦率比假装解决更有价值，也说明时间问题还远未收工。
— JA量子生物学：质子隧穿与突变
Jim 从核物理学家视角讲量子生物学最具体的案例：DNA 双螺旋之间靠氢键连接，氢原子本质是质子。Löwdin 在 1960 年代初提出，质子可能通过量子隧穿越过能量势垒跑到对面链，复制时导致突变。Jim 团队做了越来越精细的计算，想弄清隧穿与热激发的比例。他指出量子生物学不是「原子本身是量子的」那类老话，而是问生命是否进化出利用长寿命相干和纠缠的技巧。
— JA纠缠熵版过去假设
热力学过去假设需要指定一个低熵微观态。Jim 和哲学家 Eddy Chen 尝试了一个更量子的版本：假设宇宙一开始处于纠缠熵极低的纯态，子系统之间几乎不纠缠。随着演化，各子系统逐渐相互纠缠，整个宇宙的纠缠熵单调上升。这在概念上比热力学熵更根本，但 Jim 坦承还有很多漏洞——比如子系统该划分得多细。这个方向仍未走完。
— JA热平衡后时间仍在流逝
很多人说时间在极端尺度上可能消失。Jim 反驳：即使几十万亿年后宇宙进入热平衡，没有任何变化可以被用来测量时间，时间仍然在流逝。他承认这不是相对论意义上每个参照系都成立的时间，但它让时间几乎回到牛顿的绝对钟——一种真实发生的事件。对他来说，时间即使从某种更基本的东西涌现，也不等于不是真实的。
— JA原话 · 已逐字校验
For me, time is a real thing. It's tangible. It's part of four-dimensional spacetime, the fabric of our existence, of reality itself.
对我来说，时间是真实的东西。它是有形的。它是四维时空的一部分，是我们存在本身、现实本身的织物。
JA4:07
And my view, maybe this is something we will get into later on, is that it's the other way around, that time's direction, directionality, irreversibility is more fundamental.
而我的看法——也许我们后面会讨论这个——恰恰相反：时间的方向、定向性、不可逆性更为根本。
JA5:23
I never say it's a hydrogen atom, it's a proton. I don't care about electrons. That's chemistry.
我从来不说那是氢原子，那是质子。我不关心电子，那是化学的事。
JA45:51
It decoheres in femtoseconds. What's the chance?
它会在飞秒内退相干。可能性有多大？
JA54:32
And what we have tried to argue is that the universe started off with very low entanglement entropy, that all the parts of the universe, the subsystems of the universe, were in pure states.
我们试图论证的是，宇宙一开始具有非常低的纠缠熵，宇宙的所有部分、所有子系统都处于纯态。
JA1:03:12
I have no issue with the idea that time may be emergent from something more fundamental, quantum entanglement or something like that, in the same way that maybe space is something that is emergent from something more fundamental. But I don't think that means it's not real.
我不反对时间可能是从更根源的东西——比如量子纠缠——涌现出来的，就像空间也可能是从更根源的东西涌现出来一样。但我不认为那就意味着它不是真实的。
JA1:09:53
That itch has to be scratched. And if the Greeks were scratching it and we're still scratching it, what's wrong with that?
这个痒必须去挠。如果希腊人在挠，我们还在挠，那又有什么问题呢？
JA1:13:40
数字与实体
| 宇宙初始低熵的时间点 | 约140亿年前 | 31:03 |
| 生物体内环境温度 | 约300开尔文 | 54:32 |
| 量子退相干时间尺度 | 飞秒量级 | 54:32 |
| Jim 的教学生涯 | 30年 | 1:06:20 |
| Jim 提前退休年龄 | 63岁 | 1:06:20 |
| 宇宙达到热平衡后的时间尺度 | 数万亿年 | 1:11:06 |
| Jim 的孙子 | 10个月大的双胞胎 | 1:06:20 |
术语
- past hypothesis过去假设
- 为调和时间对称定律与熵增，假设宇宙大爆炸时处于极低熵的特殊状态。
- entanglement entropy纠缠熵
- 子系统间量子纠缠引起的熵，度量整体纯态中隐藏的量子关联。
- master equation主方程
- 描述开放量子系统演化的方程；薛定谔方程只是孤立系统的特例。
- decoherence退相干
- 量子系统与环境纠缠导致干涉项消失，表现为经典性出现。
- non-Markovian非马尔可夫
- 环境演化依赖系统历史，信息可回流，而非单调丢失。
- many-worlds interpretation多世界诠释
- 认为测量不导致波函数坍缩，所有结果是分叉的平行宇宙。
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