量子论与不可逆性_宇宙时间奥秘
 
 
至此为止，我们所考虑的是：当我们用牛顿的观点来处理微观层次上的事件时，不可逆性会以何种形式登上舞台。可是近代的证据（第四章讨论过）是说：要正确地描述微观物质，必须运用量子力学的语言，  
尽管这样做有许多困难。因此，我们应该设法把不可逆性的讨论建筑在量子理论上。这样做和用经典理论有许多相似之处。
 
在量子力学中，一个系统的状态由波函数描述，而对于嵌置其中的可观测量（诸如位置、速度），测不准原理保证它们总有些内在的不准确性。然而，被薛定谔方程决定的波函数的演化是可逆的，就像牛顿力学中的轨道一样。因此，很自然的一个问题是：是否存在一种波函数的动力学不稳定性，与经典力学中的混沌类似。这样一来，我们必须把第五章提到的量子力学密度矩阵拿来取代波函数，作为考虑的基本对象，就如在动力学不稳定的系统的经典力学中，几率分布函数是它的基本对象一样。
 
尽管多年来许多人的认真努力，在小的量子系统中，我们（至今）还没有找到与混沌类似的现象。这和量子理论中存在一种强形式的庞加莱回归有关，它说：所有有限的、隔离的量子系统，比如放置薛定谔的猫的装置，都是周期性的——它们都要永恒地回返。薛定谔的猫将永远陷在既活又死的暧昧状态之中。这样，量子力学中似乎没有一条趋向平衡的单向通途。然而，只要承认存在具有巨大数目分子的宏观物体，就可以把一种熵引入量子力学。办法是采用热力学极限，就像经典力学对大的、不可积分的庞加莱系统的处理一样。当然，和上面那种情形相同，只是在考虑宏观系统而不是考虑微观系统的时候，不可逆性才可以这样出现。
 
对于量子力学的主要困难之一——第四章讨论的测量问题，这一结论颇为重要。虽然量子力学的实际应用已成惯例，但是对它应该如何理解仍有可争论之处。为了事件在真实世界中发生，波函数在测量时必须坍缩，这时信息是如何从理论中提取出来，这便是最大的难处。量子力学在微观层次上是非常成功的，那么现在大惊小怪些什么？
 
贝尔（John Bell）是欧洲粒子物理中心（CERN）里的一位理论物理学，对量子力学的内在问题作过深刻的思考。他采取“悄悄地”态度。他认为：“尽管量子力学里基本性的含糊，我们还是在进步。我们的理论学者在那含糊中迈步前进  已取得的成果是极为动人的。如说这是患梦游病的人做的，我们难道要把他叫醒吗？我觉得是不叫为宜。因此我现在把声音放低，悄悄地说话了。”
 
如果一个人喜欢在微观世界中生活，那也就不妨梦游梦游。可是从第四章得出的结论是：量子力学用来描述我们自己的世界时，发现它在宏观层次上是有问题的。困难可以用像薛定谔的猫那样的量子佯谬来说明，其中“量子实际”需得用“又死又活的猫”这类暧昧状态来描述。贝尔对此情形，概括如下：“世界究竟应该如何划分为我们可言的仪器和我们非可言的量子系统？通常的理论中的数学要求这样一个划分，但不告诉我们如何划分。”  
他继续说道：“难道亿万年来，世界波函数一直在等一个单细胞生物的出现，然后才跃迁（坍缩）？还是它还得多等一会儿直到出现了一个有资格的——有博士学位的观测者？如果这个理论不是仅仅只能用在理想化的实验室过程，我们不是就得承认，差不多每个时刻，差不多每个地方，都在进行差不多的‘类测量’过程？这样一来，难道还有某个时刻是没有跃迁的、是薛定谔方程能适用的？”
 
一般看法认为：每作一次测量，波函数就不可逆地、完全不能预定地、随机地坍缩——因为这坍缩到底是在薛定谔方程的范围之外。可是，正如玻尔与其学生罗森菲尔德（Leon Rosenfeld）一再强调过的，测量这过程是用一个宏观的仪器，在宏观世界与微观世界的“交界处”进行的。按照上述办法把熵和不可逆性引入量子理论框架，对于这个疑难问题，可以得到一些认识。如果可以找到一个类熵的量，可逆的波函数就可以被一个概率手段所取代，就像牛顿方程被刘维方程所取代一样。不可逆性一旦被承认，波函数坍缩就失去它先前那种神秘性。从这个观点来看，测量过程根本没有什么东西令人注目——它就是与热力学第二定律相符的一个不可逆过程的典型例子。
 
在量子理论中引入内禀不可逆性很富有吸引力，它把热力学第二定律从开始就包含进去，并且解释了测量过程。然而，由我们看来，这仍旧是一套不完备的理论，可逆的的量子定律和不可逆的热力学仍旧是以某种特殊方式连接起来的。我们同意贝尔的看法，即在这方面某些基本措施仍待发现：“观察事物的新方法将牵涉到某种想象跃进，这跃进将使我们惊讶。无论如何，量子力学的描述将被取代。在这方面，它和其它人为的理论一样。但在更大的程度上，从它的内部结构中可以看到它的末日命运。它本身就载有自我毁灭的种籽。”也许彭罗斯的猜想，即一个令人满意的、未来的量子引力理论中的时间是不对称的，能提供所需的“彻底的意识更新”。这样一套理论，如果成功，可以期望拿掉广义相对论中的奇点，说明热力学第二定律，解释波函数坍缩。不过这项工作属于未来。