feedpuppy's 空缺

很久没有装严肃写物理了，所以这次就写写上周PRL上一篇叫做“Quantum Solution to the Arrow-of-Time Dilemma”的文章，作者是 Lorenzo Maccone。

让我先来说说为什么一向不主动找 paper 来看的我会对这篇文章关注了一下。在看到关于这篇文章的报道的两天前，因为一段很是有点恶心的不明下水道生物的影像片段，我和正牌科幻大作家陈老师有了一段聊天。陈老师说那团东西据说是一种叫做颤蚓的集群生物，我说我一直觉得集群生物很有趣，不知道是不是从某个角度俯视的话，人类其实也是一个集群，或者说存在一个我们并不理解的维度，在其上人类个体其实都是无意识的小虫子。举烂俗的四维时空的例子的话，人类在时间这个维度上其实就可以算作是无意识的，只能朝一个方向走且不能控制速度，不就是无意识么。陈老师说，对，一切都在于个尺度问题。两天后，我看一篇科技新闻链到arstechnica，然后就看到首页关于PRL这篇文章的新闻，提到文章一个结论就是身处系统内部，我们是不可能观测到时间倒流或者说熵减少的，正好和俺们谈的东西应合，所以我才兴冲冲地去找来看了。

说回这篇 paper，其实从它2008年2月收到，然后9月修改，到了2009年8月才最终发表就能看出，PRL在是否发这篇文章上显然挣扎了一番。一方面恐怕是因为这个作者的基本思想不见得特别新颖，读 paper 数量极少的我就不做评论了；再一方面这篇文章写的方式不是特别像一篇物理学术论文，语言推理占大多数，用到的量子信息的知识也都并不特别复杂。不过其实我觉得这样的文章不妨多一些，这些绕来绕去的问题总是需要有人思考的，思考的结果不管是否高深也可以拿出来大家讨论一下。关于时间箭头的问题一直很惹物理学家疑惑，因为从物理定律的数学形式上看，时间正流或者逆流都是不影响定律的正确性的，就是说如果定律对于时间从0变到+1成立的话那么对于从+1变到0也应该成立，但现实世界中时间却是一去不复返，有很多不可逆的过程，以熵永不减少这条热力学第二定律为代表，这就有了所谓的 Loschmidt’s paradox，即如何从时间对称的物理定律推出不可逆过程。有很多人从不同角度尝试解决这个 paradox，而 Maccone 同学的角度相对不同，他证明了熵是既可以增加也可以减少的，只不过熵减少发生的必要条件是所有记录了熵减少过程的信息都不能留存，所以说这样的过程不可能被观测到，这也就意味着我们没有任何办法知道这个过程曾经发生过，从我们的角度来说，就等同于没有发生过。是不是听上去不够“科学？呵呵。文章里说的是信息熵，然后举了两个”thought experiment“，话说这两个思想实验虽然算是把他的想法更清楚一点的表达了一下，但并不很有必要，因为没增添任何新信息或者说能提供证明，只是换了方法重新描述了他的想法而已，而且还是又描述了两遍，不知道是不是为了凑够4页。。。讲了这倆思想实验后，Maccone 同学证明了对于系统 C 以及一个和 C 有所关联的观察者 A，如果想在不增加 reservoir R 的熵的前提下减少 C 的熵，那么就需要减少系统 C 和 观察者 A 之间的量子共有信息一个定量，而这个量子共有信息又是两者经典共有信息的上限，总之就是 C 的熵减少了，但观察者 A 不会知道，因为 A 和 C 间的那部分共有信息也没了。当然，这也意味者，如果存在一个和系统 C 完全没有关联的观察者，那么这位超级观察者是可以观测到 C 熵减少的。不过观察本身就意味着关联，对于宏观物体来说，关联的发生是连续且极为快速的，所以说对于宏观系统来说，这样完全无关联的观察者是不存在的。但对于微观系统来说，在关联强到不能观测到熵减少之前，可能有足够的时间让观察者观测到，实验上据说也曾经观测到微观系统中统计波动造成熵短暂减少。

如果回到我和陈老师的科幻讨论，对于一个某种尺度比我们大很多的存在来说，我们也许可以被它认为是微观的，那么它就能观测到我们观测不到的东西，我们在这一个维度上就是无意识的。在这个观察者眼中，我们在时间这个维度上也是可以前前后后的来回走的，只不过往回走的那些无数片段我们都感受不到或者说记不住，如果偶然有非关联发生，留下碎片，然后就有了 Déjà vu，哈哈。 另一个无聊的想法是，如果有所谓的创世主的话，那么对于小创同学来说，它要想保持观察到这个世界一切一切的能力，那它必须小心控制和这个世界的关联，否则关联发生它也就有看不到掌控不了的东西了，也就是说要么它只能对我们这个世界袖手旁观，要么就得变成我们这个世界的一部分同时失去自己的独特观察力。我觉得前一种可能性很大，我们就是某个创世主创造出来看看的但没人管的可怜孩子，咳咳。

当然，其实这文章讨论的问题还牵扯到一个更哲学一点的思考，对于我们没有记忆的东西，那么从我们的角度而言，是否就真的可以严格的把它等同于没发生过呢？

The past exists only insofar as it is recorded in the present.

- J. A. Wheeler

坐 Incline 的小车登上山坡看城里的夜景，还行。

今年的物理年度 March meeting 地点是在 Pittsburgh，和去年的春假狂欢圣地 New Orleans 相比，这个老牌工业城市的趣味自然就少了许多。不过反正我这次决定来开会的首要目的是和大学同学们聚会，然后就是趁机再次激发一下我的学术热情把最后一年博士生涯冲过去。

这次开会俺们大学同学一共来了12个，还真是不少啊。有几个同学还真是快5年都没见过了，不过话说大家变化还真是不大，虽然5年必然会经历很多总会有变化，但是似乎有些东西真的是不会那么轻易改变的。我和大学同宿舍的fc，ly两位有志青年同居，相比我平日刷无聊八卦新闻，这两位可是每日刷 arxiv 的，让我好生羞愧啊！本来计划夜夜酗酒，但最后这个计划显然执行的很不好，远没有去年酗的凶，我把这个失败归罪于匹兹堡，买酒的地方晚上6点就关门，哪像新奥尔良夜夜笙歌啊，而且周日不买酒，所以第一夜就没酗成，输在了起跑点。不过老友重聚还是很美好的，尤其某夜我和ly同学时隔5年重开夜谈大辩论，让这次重会很彻底，哈哈哈。至于学术热情这一块，这次我们领域很多大大牛纷纷现身，我追听报告就感觉和追星似的，热情总会被激发一下，只可惜真正好听的报告数量很有限，不过见到许多连我这样不善记人名的人都认得出的大牛还是很不错的。除了学术报告，这次找了几个非纯学术的报告来听，有两个格外精彩，一个是讲物理和电影（Joys and Pain in Making a Science Movie），一个是讲物理和绘画（Learning from Monet: A Fundamentally New Approach to Image Analysis），俺们搞理科的还是兴趣广泛很有前途的哈。我这次也给了一个短报告，进行的很顺利，我还算会忽悠吧，虽然我其实觉得没太多实料-_-。

整体上我开会还是很认真的，和上次一样总共也就逃了半天出去，坐车去俩大学 University of Pittsburgh 和 Carnegie Mellon University 溜达了一圈。话说对于我这样的路痴，手机装上 Google Maps 真是很救命啊，迅速定位还能推荐公车，强烈推荐其它路痴也来使用。照片不太多，挑了些列在下面。

街头揣着手机的雕像

教堂红门很醒目

市中心的教堂

会场望出去的市区高楼们

街头这处还有点欧洲风情哪

古旧的城市也是有前卫的一小面的

guofeng啊我实在忍不住要放这张萤火虫上来

大聚餐刚好还遇到饭店半折

一起到山上看夜景

U of Pittsburgh 的这栋 Cathedral of Learning 极为高大极为雄伟啊

可惜最后没进去溜达一下

我很喜欢这张照片的感觉

校园里的大教堂

高高的彩绘玻璃窗很赞

这些彩绘是在讲圣经故事

这教堂内部很有气势

各个彩绘玻璃让人印象深刻

Carnegie Mellon校园一杆

帖张开会会场吧

然后自爆拘谨一张

当然，对于像我这样的吃货，每到一处自然是不能少了吃。不过这次匹兹堡的5天其实吃的上面并没有太多想说的，几家不贵的小店还不错但也没什么特别的，Sushi Kim 这家日本韩国店很不错，但比较值得说的还是自称为匹兹堡最著名三明治的 Primanti Brothers Restaurant 吧，这家小店坚持只在匹兹堡开店，味道确实不错，而且最有前途的是它是24小时开店，所以我们才能某晚饿了凌晨走去填肚子。另外一个发现是一家冰淇淋连锁 Rita’s，好像不少城市都有，它家的 Gelati 分三层，最下面一层 frozen custard，然后一层各种口味的 italian ice，然后再一层 frozen custard，味道很是不错，frozen custard 的奶油味和 italian ice 的清爽合在一起特别合适，hoho。不过整体上哪，吃喝好说的不多，就拿这两张照片糊弄然后结尾吧！

夹着薯条的三明治很好吃

冰激凌很赞，后悔没要大杯！

俺入了 APS 后，每月寄来的 Physics Today 我基本上都没怎么看，不过10月份这期因为测数据间隙没东西看就翻了一下，就看到这篇 A fifth force farce，哈哈，超搞笑的。Lawrence Krauss 这位老同学 1986 年时看到 PRL 发了篇文章分析将近一百年前的老数据然后说发现了某种惯性质量不等于引力质量的新力，担心 PRL 是不是变得没前途了，于是决定写篇恶搞的文章声称发现了第五种力，投过去看能不能通过 PRL 所谓 interest, importance, validity 的三大原则。当然 PRL 的编辑老同学们也很恶搞，回复来六份审评报道，“one [report] for each force”，还狠拿自己的三大原则自我嘲讽。今年是 PRL 50周年，所以 Lawrence 就把这恶搞文章连同回复发出来娱乐和纪念一下。整篇文章包括所谓参考文献列表都搞笑至极，编辑的回复也是一样，有几处笑翻我了（比如引文9和13），哈哈哈，所以说物理学家们也都还是很有幽默感的嘛。和俺老板聊天时提到这篇文章，他也觉得很乐，说大家都会 have fun 的嘛。说起来我是不是应该努力努力发篇 PRL 让物理生涯更完整？我传了一份上来，各位物理学家/准物理学家/前物理学家以及不会看到物理公式就晕倒的人儿，读读吧，很搞笑的。猛击这里看pdf。

明天 CERN Large Hadron Collider (LHC) 会开始运转，早就有人担心这高能的对撞机会撞出个黑洞来，然后我们就都玩完了。首先，明天只是小打小闹，真正全力的 7TeV+7Tev 还得些时日吧，其次哪，这些小对撞和时刻发生的强力宇宙射线相比真是不算什么，要真撞黑洞的话地球大概早就被黑洞包围鸟。当然，重点在于，这样高能的粒子对撞机的存在就是因为我们对这个世界的理解仍然很有限，我们不应该自我感觉良好的认为我们已经掌握了多大的规律去做太多的推断，因为有很大的可能是我们其实什么都不知道。据说这次 LHC 如果还是发现不了 Higgs 啥的话，那么整个粒子物理恐怕就需要大调整。上我老板的粒子物理的时候他说，估计很多物理学家都默默期望找不到 Higgs，那么理论世界就会一下更好玩一些。其实我个人觉得粒子理论很不优美，当然我理解有限，但总之就觉得是在不停的打补丁。这两天在看前段时间很火的科幻小说《三体》，后面故事展开后就少了些趣味，但前几章很有点意思，提到科学规律的存在需要假设这些规律具备基本的时间和空间的均匀性，否则的话此时此地的规律在下一个时刻或是另一个地点并不成立，那么研究所谓普适的规律也就没了意义。一个问题是我们现在所认知的所谓规律，到底是真的普适的定律，还是真是一个偶然的产物？转两个文章里提到的假说吧。

“射手”假说：有一名神枪手，在一个靶子上每隔十厘米打一个洞。设想这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物，它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后，发现了一个伟大的定律：”宇宙每隔十厘米，必然会有一个洞。”它们把这个神枪手一时兴起的随意行为，看成了自己宇宙中的铁律。

“农场主假说”则有一层令人不安的恐怖色彩：一个农场里有一群火鸡，农场主每天中午十一点来给它们喂食。火鸡中的一名科学家观察这个现象，一直观察了近一年都没有例外，于是它也发现了自己宇宙中的伟大定律：”每天上午十一点，就有食物降临。”它在感恩节早晨向火鸡们公布了这个定律，但这天上午十一点食物没有降临，农场主进来把它们都捉去杀了。

从某种角度上讲，科学和哲学就是不应该分开的吧。有时会想，我们努力的发现和理解所谓世界运转的规律，意义到底在哪里？说不定这些规律根本就是错的，或者说从明天开始就不成立了。不过说起来有些问题其实想太多也没有用，也不会想通，有些超出维度的事情本来也就是没有答案的，只是有所谓智能的我们总需要给漫漫人生找点消遣，思考这些没有尽头的问题就是个不错的主意吧。

混乱，呵呵。

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附一篇不错的文章，What Will the LHC Find?

这周是达摩一年一度的 Graduate Appreciation Week，让平日多躲在暗处的研究生哥哥姐姐叔叔阿姨们出来晾一下。上周我们的邮箱里就收到这么个纽扣，似乎有至少两个版本，一个大意是我是Grad之类然后重点在Grad，而我这个就显然挑衅一点，老美同学说他会用的词是 Confrontational。其实基本每年邮箱里都会有点东西，我第一年的时候是个 twinkie，第二年忘了，去年是舒缓压力的 bubble wrap，今年就成了这个纽扣了，而且还发起研究生周三统一佩戴的活动@_@。这么搞当然也是事出有因，去年达摩的 Association of Alumni 和 Board of Trustees 的斗争可真是风风火火，不仅校内大搞到校长也都发群信解释，校外也是频上各大报纸，最后那个校友联合会更是还把学校告上法庭，咳咳，真是能折腾。这些争斗的直接起因是有关学校管理体系的选举制度的改革，而更深层次的原因是两方对于学校发展方向定位的矛盾，一个要点就是校名里的那个 College。达摩不管怎么算都是 University 了，排名也从来分在 U 那类里。其实这一批老牌学校最初都是叫 College，然后随着发展慢慢的多数都改成叫 University，但达摩就死硬着不改，毕竟这是学校招揽未来学生的主要手段，就是强调自己一直很重视本科，希望和某些学校拉开差别。但同时也不能惹了人数众多也同样重要的研究生，所以校长也一直坚定的在 Mission Statement 里把两者放在同样的位置。但毕竟两方面好处都想占着是很花费心力的，肯定会有不同意见的人不停争斗，我有听说激进的一方扬言要完全砍掉研究生部。虽然达摩的研究生部相对来说不大影响力也没有太大，但说砍掉还是很愚蠢的。研究生学会的人显然还挺有种，这次纽扣大大的写着 University 也算直接示威。其实研究生和本科生这种微妙的关系哪里都有，我们本科的时候不也一样会自觉不自觉的分本科生还是研究生，现在自己成了研究生了，也不知不觉的换了阵营。不过说起来，本来就是人生不同阶段，本来就应该有不同。但相同的是，不管在哪里不管身份如何，还是要看自己是否能充分利用所能得到的资源。叫 College 也好叫 University 也好，能争取到的资源就是你的。北大时资源大概用得不足够充分但足够让我深深热爱北大，何况有些时候学校给的资源也是离开学校以后才会展现出来，我已经有所体会；达摩的资源显然利用更不充分，主要还是因为自己更懒了，但至少我还有努力去用，其实学校对学生挺不错的。总之哪，就是得到这么一颗纽扣，然后胡言乱语一下。

现在时刻，凌晨五点，准备离开实验室回家睡觉。仪器莫名其妙的开始配合，不想错过，于是从下午四点多一直熬到现在，就搞出这么一张破图，而且最终表明某东西还得细调，我一步登天的梦想破灭了，这样的轮回还得搞个几圈，咳咳。话说我开始做这个 project 后仪器不够合作加上我十分懒惰，所以我都从来还没到达过这个阶段，现在总算知道之前那个师兄为啥在办公室配备牙刷了。不过这大深夜的，静悄悄的，没啥干扰，其实是测数据的大好时间哈。我这数据每一个点大概需要15分钟的样子，我会用3分钟左右处理上一个数据，剩下的12分钟就可以看看康熙来了啥的，其实也不错，hohoha。好累好累，回家了回家了，希望仪器继续配合，搞出好数据这个 project 就可以结了。