時間不是幻覺：不可逆性比對稱方程更根本
Jim Al-Khalili 主張時間是真實的、有方向的，不可逆性比時間對稱方程更根本；他還提出用量子糾纏熵代替熱力學熵作為過去假設的基礎。
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時間的方向是內置的，不是湧現的
Jim 給出一個硬立場：時間是實在的、有形的，是四維時空的一部分，不只是時鐘測量的東西。他更進一步說，時間的方向性不是從無方向的基礎定律中湧現出來的，而是內置於宇宙的。Sean 提醒觀眾這其實是大爭議——許多物理學家認為時間只是工具或方向是粗粒化的產物。Jim 的直覺是，如果我們從宇宙內部看，不可逆性才是更根本的那個。
— JA沒有系統是孤立的，所以不可逆才是常態
傳統敘事是：牛頓、薛定諤等基本方程在時間反轉下不變，時間箭頭必須從熵增或粗粒化中湧現。Jim 反過來認為，時間對稱方程只是理想化，因為沒有一個系統是真正孤立的——連量子系統也在不斷與環境糾纏。時間對稱方程只適用於孤立系統，是主方程的特例；而現實中一切都在與環境交換能量和信息，不可逆才是常態。他承認這是少數派立場，但認為這才是更貼近真實世界的基礎。
— JA特殊時刻只能放在大爆炸，不能放上週
如果把整個宇宙當作孤立系統，它同時又滿足時間對稱定律，那麼按第二定律，昨天的熵應該比今天高，而不是低。唯一解決辦法是把那個特殊時刻推到最開端：大爆炸。這就是過去假設。Jim 強調這不是額外假設，而是宇宙初始條件的一部分，和常數微調並列。他同意 Sean 的說法：如果一定要選一個特殊時刻，大爆炸比上週合理得多。
— JA物理定律裡沒有時間流，我們卻感覺得到
即使低熵初始條件解釋了時間箭頭，Sean 追問：那「此刻」「流逝感」這些心理體驗從哪來？Jim 誠實承認，物理定律裡沒有時間流，我們卻感覺時間在流。他說這是物理時間與顯現時間之間的鴻溝，他連如何表述清楚都沒有把握。這種坦率比假裝解決更有價值，也說明時間問題還遠未收工。
— JADNA 突變可能來自一個質子的量子隧穿
Jim 從核物理學家視角講量子生物學最具體的案例：DNA 雙螺旋之間靠氫鍵連接，氫原子本質是質子。Löwdin 在 1960 年代初提出，質子可能通過量子隧穿越過能量勢壘跑到對面鏈，複製時導致突變。Jim 團隊做了越來越精細的計算，想弄清隧穿與熱激發的比例。他指出量子生物學不是「原子本身是量子的」那類老話，而是問生命是否進化出利用長壽命相干和糾纏的技巧。
— JA過去假設的更根本版本是糾纏熵
熱力學過去假設需要指定一個低熵微觀態。Jim 和哲學家 Eddy Chen 嘗試了一個更量子的版本：假設宇宙一開始處於糾纏熵極低的純態，子系統之間幾乎不糾纏。隨著演化，各子系統逐漸相互糾纏，整個宇宙的糾纏熵單調上升。這在概念上比熱力學熵更根本，但 Jim 坦承還有很多漏洞——比如子系統該劃分得多細。這個方向仍未走完。
— JA宇宙熱寂之後，時間照樣在流逝
很多人說時間在極端尺度上可能消失。Jim 反駁：即使幾十萬億年後宇宙進入熱平衡，沒有任何變化可以被用來測量時間，時間仍然在流逝。他承認這不是相對論意義上每個參照系都成立的時間，但它讓時間幾乎回到牛頓的絕對鍾——一種真實發生的事件。對他來說，時間即使從某種更基本的東西涌現，也不等於不是真實的。
— JA原話 · 已逐字校驗
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.
對我來說，時間是真實的東西。它是有形的。它是四維時空的一部分，是我們存在本身、現實本身的織物。
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——也許我們後面會討論這個——恰恰相反：時間的方向、定向性、不可逆性更為根本。
JA5:23
I never say it's a hydrogen atom, it's a proton. I don't care about electrons. That's chemistry.
我從來不說那是氫原子，那是質子。我不關心電子，那是化學的事。
JA45:51
It decoheres in femtoseconds. What's the chance?
它會在飛秒內退相干。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.
我們試圖論證的是，宇宙一開始具有非常低的糾纏熵，宇宙的所有部分、所有子系統都處於純態。
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.
我不反對時間可能是從更根源的東西——比如量子糾纏——湧現出來的，就像空間也可能是從更根源的東西涌現出來一樣。但我不認為那就意味著它不是真實的。
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?
這個癢必須去撓。如果希臘人在撓，我們還在撓，那又有什麼問題呢？
JA1:13:40
數字與實體
| 宇宙初始低熵的時間點 | 約140億年前 | 31:03 |
| 生物體內環境溫度 | 約300開爾文 | 54:32 |
| 量子退相干時間尺度 | 飛秒量級 | 54:32 |
| Jim 的教學生涯 | 30年 | 1:06:20 |
| Jim 提前退休年齡 | 63歲 | 1:06:20 |
| 宇宙達到熱平衡後的時間尺度 | 數萬億年 | 1:11:06 |
| Jim 的孫子 | 10個月大的雙胞胎 | 1:06:20 |
術語
- past hypothesis過去假設
- 為調和時間對稱定律與熵增，假設宇宙大爆炸時處於極低熵的特殊狀態。
- entanglement entropy糾纏熵
- 子系統間量子糾纏引起的熵，度量整體純態中隱藏的量子關聯。
- master equation主方程
- 描述開放量子系統演化的方程；薛定諤方程只是孤立系統的特例。
- decoherence退相干
- 量子系統與環境糾纏導致干涉項消失，表現為經典性出現。
- non-Markovian非馬爾可夫
- 環境演化依賴系統歷史，信息可迴流，而非單調丟失。
- many-worlds interpretation多世界詮釋
- 認為測量不導致波函數坍縮，所有結果是分叉的平行宇宙。
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