9、量子物理与时间旅行：信息视角下的探索

量子物理与时间旅行：信息视角下的探索

1. 量子物理作为信息科学

在量子力学的研究中，我们面临着一些概念上的难题。我们期望基于可操作验证的基础来定义所有概念，也就是那些能在实验中直接验证的基础。然而，无限数量的互补可观测量在实验中是无法实现的。因此，我们认为无限数量的互补可观测量的概念，以及间接的连续变量假设，可能只是数学构造，在量子力学的最终表述中或许并无立足之地。

这就引出了第二个问题：如何推导薛定谔方程。如果连续变量在量子力学中缺乏操作和物理意义，那么就无需用连续变量来表达薛定谔方程。实际上，我们应考虑只有有限数量互补可观测量的情况。从实验角度看，任何实验都只会产生有限数量的比特和有限数量的实验结果，基于这些结果只能操作定义有限数量的可观测量，所以这种观点是有实验依据的。

我们的推理方式还为理解量子物理的存在提供了新的可能性，即回答惠勒著名的问题：为什么是量子？当我们将系统与它们携带的信息等同起来时，会发现信息必然是量子化的。我们可以有一个、两个、三个命题等，但像 $\sqrt{2}$ 个命题这样的概念是毫无意义的。所以，由于信息是量子化的，作为信息描述的量子力学也必然是量子化的。

2. 时间旅行的经典悖论与量子力学的突破

经典物理学中，时间旅行与自由意志是相互矛盾的。如果能回到过去，就可以改变过去，从而导致一个不同的现在，这就产生了悖论，比如著名的“回到过去射杀父亲”的场景。出于这类原因，时间旅行在原则上被认为是不可能的。

当然，如果认为宇宙是完全确定的，自由意志只是一种幻觉，那么改变过去（或未来）的可能性就不存在了。但我们从心理上难以接受这种观点，所以我们想探讨是否能从量子力学的角度解决经典物理学中的这些悖