量子世界炸裂法則：因果可以倒置，時間順序能同時疊加？

哈嘍，大家好，今天小墨這篇評論，主要來分析量子世界有多瘋狂，因果能倒置，時間可疊加。

在咱們的日常認知里，因果順序從來都是板上釘釘的事。先起床再刷牙，先做飯再吃飯，反過來想都會覺得離譜。

可要是告訴你，在量子世界里，“先踢球碎窗”和“先碎窗再踢球”能同時發生，你會不會覺得難以置信？這種打破常識的現象，就是量子世界獨有的“不確定因果順序”。它就像給宏觀世界的因果律開了個玩笑，卻真實存在于微觀粒子的運行規律中。

要理解不確定因果順序，得先從量子世界最基礎的“疊加態”說起。想必大家都聽過薛定諤的貓這個思想實驗，一只貓在盒子里，沒打開查看之前，它就處于既死又活的疊加狀態。

這不是玄學，而是量子世界的基本特性。在微觀層面，位置、時間這些我們以為固定的概念，都可能變得模糊不清。

就像一個光子，它能同時處于穿過縫隙和不穿過縫隙的狀態，只有當我們去測量它時，這種疊加態才會坍縮成一個確定的結果。

因果順序也是一樣。在宏觀世界里，“A導致B”和“B導致A”是完全相反的兩個過程，不可能同時出現。但在量子世界中，這兩種因果過程卻能像薛定諤的貓那樣，處于疊加狀態。

昆士蘭大學的研究團隊曾提出“引力量子開關”的思想實驗。想象有兩個觀察者Alice和Bob，他們處在一顆恒星附近，最初時鐘完全同步。根據愛因斯坦的廣義相對論，離恒星越近，時間流逝得越慢。

在量子世界里，恒星可以處于空間疊加態。這就意味著，一種狀態下Alice離恒星更近，她的時鐘走得慢；另一種狀態下Bob離恒星更近，他的時鐘走得慢。

要是讓兩人在自己時鐘顯示中午時傳遞信息，就會出現“Alice先傳信息給Bob”和“Bob先傳信息給Alice”同時發生的情況，這就是不確定因果順序最直觀的體現。

引力量子開關目前還沒法在實驗室里實現，但物理學家早就通過其他方式，在實驗室中驗證了不確定因果順序。2015年，德國帕德博恩大學的Lorenzo Procopio和他的團隊，就創建了第一個基于光子的量子開關。

他們的實驗思路很巧妙，沒有用恒星這種大質量天體，而是用一個二能級量子態來控制因果順序。研究人員向分束器發射一個光子，這個光子會進入疊加態：一部分直接穿過分束器，另一部分被偏轉90度。

穿過分束器的光子會先到達Alice的裝置，在這里完成一次偏振旋轉，再傳到Bob的裝置進行另一次旋轉；被偏轉的光子則會先到達Bob的裝置，再到Alice的裝置。這兩個過程同時存在，直到光子到達第二個分束器被測量，疊加態才會消失。

2017年，研究團隊又用“因果見證者”這一數學工具，精準驗證了這個量子開關中的不確定因果順序。

簡單說，就是通過一系列實驗計算，確定系統確實處于兩種因果順序的疊加中，而非單一的確定順序。從那以后，多個科研團隊都成功復刻了類似的量子開關實驗。

更有意思的是，量子科技中心11月8日發布的研究顯示，科研人員還發現了不確定因果順序帶來的反常熱流現象。

在經典熱力學中，熱量只會從高溫物體流向低溫物體，但在量子世界里，當兩個熱化通道的作用順序存在不確定性時，熱量有時會從較冷的實體流向較熱的實體。

研究人員還基于這個現象，設計出了具有因果順序不確定性的量子奧托循環。他們在光子量子實驗平臺上進行了模擬，驗證了這個裝置既能實現制冷效應，還能對外做功。這種突破經典熱力學規律的現象，也從側面證明了不確定因果順序的應用潛力。

可能有人會覺得，這些量子現象離我們太遠，頂多算是科研圈的獵奇話題。但實際上，不確定因果順序早已進入實用化探索階段。

2019年，中國物理學家潘建偉帶領的國際團隊就發現，量子開關能極大提升分布式計算的效率。在分布式計算中，數據需要先由一方處理，再傳遞給另一方繼續處理。研究人員通過光子實驗發現，有不確定因果順序的系統，在處理長數據串時，速率能實現指數級加速。

牛津大學的科研團隊也通過計算發現，不確定因果順序可能顯著提高量子計量學的精度。這意味著未來在精密測量領域，比如醫療檢測、環境監測等方面，這種量子特性或許能發揮重要作用。

不過也有需要客觀看待的地方，并不是所有領域都能靠不確定因果順序實現突破。比如物理學家曾認為它在噪聲信道通信上有優勢，但實驗后發現，有些確定因果順序的配置，能達到和它一樣的效果。