ลูกศรของเวลาและการวัดควอนตัมเป็นปริศนา เว็บสล็อต ที่ลึกที่สุดของฟิสิกส์ยุคใหม่ ในหนังสือที่น่าสนใจเล่มนี้ Lawrence S. Schulman ให้เหตุผลว่าความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปัญหาเดิมชี้ให้เห็นถึงแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาอย่างหลัง ครั้งแรกที่เขาพูดถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิธีต่างๆ ที่เวลาไม่สมดุลปรากฏในฟิสิกส์ เป้าหมายหลักของเขาคือปกป้องข้อเสนอของโธมัส โกลด์ในปี 1950 ที่ว่าความไม่สมดุลของอุณหพลศาสตร์เกิดจากการขยายตัวของจักรวาล แนวคิดของ Gold ก็คือเอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นเพราะการขยายตัวนั้นยกระดับอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่สสารจะครอบครอง ดังนั้น ‘ลูกศร’ ทางอุณหพลศาสตร์จึงเป็นผลมาจาก ‘ลูกศร’ ของจักรวาลวิทยา หรือ “cosmo ↠ thermo” ตามที่ Schulman กล่าว
ดังที่โกลด์เห็นว่า จากข้อเสนอนี้เอนโทรปีจะลดลงหากจักรวาลหดตัว หากการขยายตัวหมายถึงการเพิ่มขึ้น การหดตัวหมายถึงการลดลง เนื่องจากความแตกต่างระหว่างทั้งสองมีความหมายมากกว่าทางกายภาพ ไม่เกินการเปลี่ยนแปลงเครื่องหมายบนแกนชั่วขณะ ดังนั้น นักจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่จึงละเลยสมมติฐานของโกลด์ โดยอ้างว่าไม่มีเหตุผลใดที่จะคาดหวังให้กระบวนการที่ไม่สมมาตรแบบธรรมดาจะย้อนกลับหากเอกภพหดตัว ไม่มีเหตุผลใดที่จะคาดหวังให้รังสีมาบรรจบกับดวงดาวอย่างอัศจรรย์ หรือชาที่ถูกละทิ้งเพื่อให้อุ่นขึ้นเองตามธรรมชาติ ด้วยเหตุผลทางสถิติตามปกติ มีแนวโน้มว่าเอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
อย่างไรก็ตาม การใช้เหตุผลเชิงสถิตินี้เป็นที่น่าสงสัย
สถิติที่เกี่ยวข้องเป็นเพียงเรื่องของการนับความเป็นไปได้ และอย่าแยกความแตกต่างระหว่างอดีตและอนาคต เมื่อมองไปข้างหน้าแล้ว ไม่น่าเป็นไปได้ที่สิ่งเหล่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อเรามองไปในอดีตมากกว่าที่จะเกิดขึ้นเมื่อเรามองไปยังอนาคต ทว่าพวกเขากลับเกิดขึ้นในอดีต! เมื่อเรามองย้อนกลับไป เราจะเห็นการแผ่รังสี ‘มาบรรจบกัน’ บนดวงดาว และถ้วยชาร้อนขึ้น หากการโต้แย้งทางสถิติล้มเหลวเพียงเล็กน้อยในกรณีนี้ เหตุใดเราจึงควรเชื่อในการทำนายอนาคต
สิ่งนี้หมายความว่าสมมติฐานของโกลด์คืออะไร? ข่าวดี ในแง่ที่ว่าการคัดค้านมาตรฐานจักรวาลที่สมมาตรของเวลาของโกลด์ (ที่มีเอนโทรปีต่ำที่ปลายทั้งสอง) กลับกลายเป็นว่าไม่น่าเชื่อถือ แต่ข่าวร้ายก็เช่นกัน ในแง่ที่ว่าฝ่ายตรงข้ามของโกลด์มีข้อโต้แย้งที่ถูกต้องต่อการอ้างว่าการขยายตัวเป็นกุญแจสำคัญในความไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ในการแสดงให้เห็นว่าเอกภพสามารถหดกลับได้ค่อนข้างดีโดยไม่ลดเอนโทรปี พวกเขาแสดงให้เห็นว่ามันสามารถขยายได้โดยไม่เพิ่มเอนโทรปี (นี่คือสิ่งเดียวกัน ในอีกคำหนึ่ง) กุญแจของลูกศรเทอร์โมไดนามิกต้องอยู่ที่อื่น บางทีใน ‘เงื่อนไขขอบเขต’ บางอย่างที่กำหนดให้จักรวาลอยู่ในสถานะพิเศษที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองข้าง
ฉันคิดว่า Schulman ไม่ได้ซาบซึ้งกับข่าวร้ายนี้อย่างเต็มที่ แต่การอภิปรายของเขาเกี่ยวกับข่าวดี — ความเป็นไปได้ของแบบจำลองจักรวาลวิทยาสมมาตรที่มีเงื่อนไขขอบเขตสองเท่า — เต็มไปด้วยความเข้าใจ
แต่ส่วนที่น่าสนใจและแปลกใหม่ที่สุดของ
หนังสือเล่มนี้คือวิธีแก้ปัญหาการวัดควอนตัมที่เขาเสนอ เมื่ออนุมานไปยังระบบมหภาค พลวัตของกลศาสตร์ควอนตัมยอมให้สถานะของระบบพัฒนาไปสู่การซ้อนทับ ‘พิลึก’ ของความเป็นไปได้ที่แตกต่างกันในระดับมหภาค เช่น การซ้อนทับของแมวที่ตายและยังมีชีวิตอยู่ ‘ยุบ’ ของ Wave-function ช่วยขจัดความอับอายดังกล่าว แต่ด้วยราคาที่แย่มาก หลังจาก 70 ปีผ่านไป ยังไม่มีความเข้าใจอย่างเพียงพอว่าการล่มสลายนี้คืออะไร หรือเกิดขึ้นเมื่อใด
คำแนะนำของ Schulman คือในทุกกรณีที่รัฐพิลึกดังกล่าวคุกคามมีสถานะเริ่มต้น ‘พิเศษ’ บางอย่างซึ่งเข้ากันได้กับข้อ จำกัด ใด ๆ ที่สถานการณ์ทดลองกำหนดซึ่งไม่ได้พัฒนาไปสู่สภาพที่แปลกประหลาด และสถานะเริ่มต้นที่แท้จริงคือสถานะพิเศษอย่างใดอย่างหนึ่งเสมอ ในแง่ของพลวัต นี่เป็นเพียงทฤษฎีควอนตัมดั้งเดิม ไม่มีการล่มสลาย รัฐมีวิวัฒนาการตามสมการของชโรดิงเงอร์เสมอ แต่ด้วยการใช้ประโยชน์จากการควบคุมที่จำกัดของเราในการตั้งค่าเริ่มต้น ธรรมชาติจะจัดการสิ่งต่างๆ เสมอ เพื่อไม่ให้โอกาสที่แปลกประหลาดเกิดขึ้น
ชูลมานนำเสนอข้อเสนอนี้โดยเปรียบเทียบกับจักรวาลวิทยาสมมาตรของโกลด์ ซึ่งเงื่อนไขขอบเขตในอนาคตบ่งบอกถึง ‘ลำดับที่ซ่อนอยู่’ ในระดับจุลภาคในระบบปัจจุบัน เช่น ความสัมพันธ์แบบซ่อนเร้นขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการแผ่รังสีในท้ายที่สุดเพื่อรวมตัวกับดาวฤกษ์ ในกรณีของควอนตัม Schulman คิดว่าเราต้องการเงื่อนไขขอบเขตในอนาคตเพื่ออธิบายว่าทำไมระบบควอนตัมจึงเลือกสถานะของพวกเขาจากชุดย่อยเล็ก ๆ ของทางเลือกที่มีอยู่
แต่อาจมีวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายกว่า สภาพที่ไม่พิเศษนำไปสู่ความไร้สาระเช่นแมวที่มีชีวิตและตาย ทำไมไม่ลองใช้สิ่งนี้เป็นการสาธิตว่ารัฐเหล่านี้ไม่สามารถทำได้จริงๆ? สิ่งนี้จะทำให้สถานะพิเศษ (ตอนนี้ถูกตั้งชื่อผิด) เป็นตัวเลือกเดียวและจะไม่ปล่อยให้เงื่อนไขในอนาคตต้องอธิบาย
ความเชื่อมโยงระหว่างลูกศรของเวลาและการวัดควอนตัมอาจอยู่ใกล้น้อยกว่าที่ชูลมานแนะนำ อย่างไรก็ตาม หนังสือของเขาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนที่มีความสนใจอย่างจริงจังในหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง เว็บสล็อต
