諾貝爾物理學獎授予了實驗工作，表明量子世界必須打破我們關於宇宙如何運作的一些基本直覺。許多人看了這些實驗後得出結論，它們挑戰了”位置性”–遙遠的物體需要一個物理中介來進行互動的直覺。而事實上，遙遠的粒子之間的神秘聯繫將是解釋這些實驗結果的一種方式。

其他人則認為這些實驗挑戰了”現實主義”–關於我們的經驗背後有一個客觀的事態的直覺。畢竟，只有當我們的測量被認為對應於真實的東西時，這些實驗才會難以解釋。無論如何，許多物理學家同意被稱為”死於實驗”的局部現實主義。

但是，如果這兩種直覺都能被拯救，而犧牲了第三種直覺呢？越來越多的專家認為，我們應該放棄現在的行動不能影響過去的事件這一假設。這個方案被稱為”逆向因果關係”，它聲稱可以同時挽救局部性和現實主義。

因果關係

因果關係到底是什麼？讓我們從大家都知道的那句話開始：相關不是因果關係。有些相關關係是因果關係，但不是全部。這有什麼區別呢？

考慮一下兩個例子。(1) 在晴雨表指針和天氣之間有一種相關性–這就是為什麼我們通過觀察晴雨表來了解天氣。但是沒有人認為晴雨表指針導致了天氣的變化。(2) 喝濃咖啡與心率升高有關。在這裡，說第一種情況導致第二種情況似乎是正確的。

不同的是，如果我們”搖動”晴雨表指針，我們不會改變天氣。天氣和氣壓計指針都是由第三種東西控制的，即大氣壓力–這就是為什麼它們是相關的。當我們自己控制指針時，我們打破了與氣壓的聯繫，相關性也就消失了。

但是如果我們進行干預，改變某人的咖啡消費，我們通常也會改變他們的心率。因果關係是那些當我們改變其中一個變量時仍然保持的關係。

這些天來，尋找這些強有力的相關性的科學被稱為”因果發現”。這是一個簡單想法的大名：當我們擺動周圍的事物時，找出其他變化。

在普通生活中，我們通常想當然地認為，擺動的效果會比擺動本身更晚顯現出來。這是一個非常自然的假設，以至於我們沒有註意到我們正在做這個假設。

但是科學方法中沒有任何東西要求這種情況發生，而且在幻想小說中很容易被拋棄。同樣，在一些宗教中，我們祈禱我們的親人在昨天的沉船事故的倖存者中，例如。我們在想像，我們現在所做的事情可以影響到過去的事情。這就是追溯性。

量子追溯性

量子對位置性的威脅（遙遠的物體需要一個物理中介來互動）源於北愛爾蘭物理學家約翰-貝爾在20世紀60年代的一個論點。貝爾考慮了這樣的實驗：兩個假設的物理學家，愛麗絲和鮑勃，各自從一個共同的源頭接收粒子。每個人從幾個測量設置中選擇一個，然後記錄一個測量結果。重複多次後，該實驗產生了一個結果列表。

貝爾意識到，量子力學預言在這個數據中會有奇怪的相關性（現已證實）。它們似乎暗示，愛麗絲選擇的環境對鮑勃的結果有微妙的”非局部”影響，反之亦然–儘管愛麗絲和鮑勃可能相隔數光年。據說貝爾的論點對愛因斯坦的狹義相對論構成了威脅，而狹義相對論是現代物理學的一個重要組成部分。

但這是因為貝爾假設量子粒子不知道它們在未來會遇到什麼測量。逆因模型提出，愛麗絲和鮑勃的測量選擇會影響回到源頭的粒子。這可以解釋奇怪的相關性，而不會破壞狹義相對論。

在最近的工作中，我們為奇怪的相關性提出了一個簡單的機制–它涉及到一個熟悉的統計現象，叫做伯克森偏差。

現在有一個蓬勃發展的學者群體在研究量子溯源性。但對於更廣泛領域的一些專家來說，它仍然是看不見的。它被混淆為一種叫做”超決定論”的不同觀點。

超級決定論

超級決定論同意逆轉性的觀點，即測量選擇和粒子的基本屬性在某種程度上是相關的。

但超級決定論把它當作天氣和氣壓計指針之間的相關性。它假設有一些神秘的第三種東西–“超級決定者”–控制和關聯我們的選擇和粒子，就像大氣壓力控制天氣和氣壓計那樣。

因此，超決定論否認測量選擇是我們可以自由地隨意擺動的東西，它們是預先決定的。自由的擺動會打破相關關係，就像在氣壓計的案例中一樣。批評者反對說，超決定論因此削弱了進行科學實驗所需的核心假設。他們還說，這意味著否認自由意志，因為有東西在控制測量選擇和粒子。

這些反對意見並不適用於追溯因果論。逆因論者以通常的自由、搖擺的方式進行科學因果發現。我們說，如果他們拒絕跟隨證據的指引，那麼否定追溯性的人就是忘記了科學方法。

證據

追溯性的證據是什麼？批評者要求提供實驗證據，但這很容易：相關實驗剛剛獲得諾貝爾獎。棘手的部分是證明追溯性是對這些結果的最佳解釋。

我們已經提到有可能消除對愛因斯坦狹義相對論的威脅。在我們看來，這是一個相當大的暗示，令人驚訝的是，我們花了這麼長時間來探索它。與超決定論的混淆似乎主要歸咎於此。

此外，我們和其他人都認為，追溯性使粒子的微觀世界不關心過去和未來之間的區別這一事實更有意義。

但是，對追溯性最大的擔心是有可能向過去發送信號，為時間旅行的悖論打開大門。但要製造悖論，在過去的影響必須被測量。如果我們年輕的祖母不能讀懂我們的建議，避免與祖父結婚，意味著我們不會來存在，就沒有悖論。而在量子的情況下，眾所周知，我們永遠不可能同時測量所有的東西。

不過，在設計具體的追溯模型方面還有很多工作要做，這些模型可以執行這一限制，即你不能同時測量所有的東西。因此，我們將以一個謹慎的結論結束。在這一階段，逆向因果關係的風頭正勁，所以要向著最大的目標前進：把局部性和現實主義從”實驗的死亡”中拯救出來。

作者：

Huw Price，劍橋大學三一學院榮譽研究員

Ken Wharton，聖何塞州立大學物理學和天文學教授