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桌上滚动的一颗弹珠,下一秒会停在哪里?物理学家只需要知道它此刻的位置和速度,至于它从哪来、撞过几次墙,统统不重要。

这种“只看现在、不问过去”的思路,三百多年来一直是物理学的默认设定,也被原封不动地带进了量子力学。可如果,量子世界里那些令人抓狂的怪事,恰恰是因为我们把“过去”丢掉了呢?

据英国《新科学家》杂志报道,美国哈佛大学物理学哲学家雅各布·巴兰德斯正试图建立一种始终保留历史影响的量子理论。

他已经把这一思路与量子纠缠强度的一个基本极限联系起来,并引发了物理学家和哲学家的热烈讨论。

一、被物理学“删掉”的过去

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物理学家把“只看现在”的性质称为马尔可夫性,得名于俄罗斯数学家安德烈·马尔可夫。它的核心意思是:只要给定当下状态,未来就与过去无关。

这样做的好处显而易见。如果预测明天必须追溯宇宙诞生以来的一切,任何计算都会被信息量压垮。

但便利背后藏着一个没被认真追问的前提:过去真的已经失去独立的物理意义了吗?这个前提,恰好撞上了量子力学最大的谜团,也就是波函数到底是什么。

按照标准量子力学,盒子里的薛定谔的猫在被打开前处于“既生又死”的叠加态,一开盒,波函数便“坍缩”成一个确定结果。

开盒那一刻究竟发生了什么?观察者凭什么拥有让现实“定格”的特权?

美国加州大学戴维斯分校科学哲学家戴维·格利克感叹,量子力学诞生百年,学界至今仍未就如何理解它达成共识。

二、波函数,原来是一本“历史账簿”

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巴兰德斯给出的答案出人意料:问题也许不在波函数,而在物理学对待过去的方式。

他在2025年发表于《物理学哲学》期刊的论文中提出“随机—量子对应”,表明从具有内在概率性、又保留历史影响的非马尔可夫过程出发,同样能搭建出等价于量子力学的框架。

在这套图景里,波函数不再是一个真实存在的物理实体,而更像一本数学记账簿,汇总着系统过去对现在的种种影响。

他打了个比方。把弹珠换成量子弹珠,它的波函数就像一群看不见的“幽灵弹珠”,分别对应真弹珠一秒前、两秒前乃至更久以前的样子。

幽灵弹珠无法直接观测,却保存着历史信息,正是靠它们,人们才能预测真弹珠下一步会怎样。

照此看来,所谓马尔可夫性可能只是一种“障眼法”:我们把过去全部编码进当前的数学状态,才得以假装过去无关紧要。

于是,薛定谔的猫不必真的又生又死,我们只是无法确定它的状态而已。

测量也不再神秘。开盒只是一次普通的物理相互作用,它让量子对象“忘掉”部分过去,从而压制了概率行为中与历史相关的部分。

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三、纠缠为何封顶在41%

这套理论目前还给不出能与标准量子力学区分开来的实验预测,但它在一个老难题上有了进展。两个纠缠粒子即便相隔遥远,测量结果依然高度关联,强度超过任何经典理论。

1980年,数学家鲍里斯·齐雷尔森推导出一个上限:量子关联最多只比经典上限高约41%。

1994年,物理学家桑杜·波佩斯库和丹尼尔·罗尔利希却证明,理论上可以存在强出100%且不违背相对论的关联。那么,大自然为何偏偏停在41%?

巴兰德斯与美国马萨诸塞大学达特茅斯分校的戴维·卡根、马哈穆杜尔·哈桑合作,在2025年12月发布于arXiv的预印本中给出了新解释。

在他们的框架里,粒子受过去影响,但影响不能超越光速划定的范围。正是这条由光速设定的“历史边界”,恰好推导出了齐雷尔森界。

英国赫瑞瓦特大学物理学家西蒙·米尔兹认为,若能用一个新的基本原理解释这个界限,将是值得重视的进展。

当然,质疑同样存在。美国匹兹堡大学物理学哲学家戴维·华莱士就对否认波函数实在性持保留态度。

他更想看到这套理论能否重现量子场论这类复杂计算,历史上不少另类表述正是在这一关折戟。

瑞士意大利语区大学的克里斯蒂安·马里亚尼则另辟蹊径,设想让“自发坍缩”模型也受过去影响,从而开辟新的实验检验路径。

四、时间之争与量子计算新线索

这场讨论还波及一个古老的哲学问题:时间究竟是什么?

“现在主义”认为只有当下真实存在,而爱因斯坦的相对论让“全宇宙统一的现在”难以成立,更青睐过去、现在、未来同样存在的“永恒主义”。

2025年,美国普林斯顿大学哲学家戴维·布伊莱斯与同事米凯莱·因帕尼亚泰利耶洛则反其道而行,主张百年来符合马尔可夫定律的实验结果,恰恰为现在主义提供了经验支持。

但这也意味着,一旦非马尔可夫量子理论胜出,他们就得放弃这一立场。

巴兰德斯则把目光投向量子计算,称量子计算机是一台“秘密的非马尔可夫计算机”。他希望从历史影响的角度重新审视量子优势,帮助人们找到更多只有量子计算机才能解决的问题。

无论最终成败,这场争论都在提醒物理学界:真正的突破,有时来自重新审视那些默认了太久的前提。

从弹珠到薛定谔的猫,再到纠缠与时间,一个被搁置许久的问题重新浮出水面:过去,真的已经结束了吗?