存在还是演化──科学的困境

 

 

 

 

 

 

这里所谓的演化有两个方面的含义：第一，宇宙中的运动和变化是不可逆过程，是时间不对称的，过去和未来是有区别的，也就是说存在着时间箭头；第二，未来是开放的，它受制于机遇和概率，即我们的宇宙不可能是决定论的。应予说明的是，时间可逆性与决定论并非彼此关联，它们是互相独立的。在逻辑上也允许存在这样的理论，它是时间可逆的，但不是决定论的，或者它是决定论的，但不是时间可逆的。
    我们所处的世界是演化着的，它既不是时间可逆的，也不是决定论的，这是大多数人的共识，它符合我们的日常经验，也受到热力学第二定律的支持。但非常不可思议的是，这却不是科学家们的共识。从经典的牛顿力学、广义相对论，直至现代量子物理学，所有这些基本的物理学理论都描述一个时间可逆的、服从决定论的存在着的宇宙，而不是一个演化着的宇宙。虽然热力学描述一个符合我们日常经验的演化的宇宙，但热力学理论属于宏观定律，它不够“基本”，一些科学家甚至因而认为热力学理论可能只是我们的“幻觉”。
    这是我们现有科学规律体系的最大缺陷。
    一、科学理论与时间可逆性春秋中文社区http://bbs.
    什么叫时间可逆性？这可以通过如下的例子来说明。
    设想有一个球体，比如铅球，我们以一定的初始速度v将它竖直抛向空中，并用摄像机录制它的上运行过程。我们来看录像，可以看到，在重力的作用下，铅球从速度v开始上升，然后速度逐步减小，到达顶点时速度为零。现在我们将录像带倒过来放，结果我们看到，铅球的运动现在变成了自由落体运动，从速度为零开始，最后回到手中时速度变成了v。在这里，无论录像带顺放还是倒放，铅球的运动规律都严格遵守动力学定律，都符合我们的日常经验，没有什么意外的事情发生。所以在观看录像时，我们无法区分录像带是顺着放的还是反着放的，因为它们都符合科学定律，都是在自然界可能发生的合理现象。事件可以顺着发生，也可以倒过来发生，事件的原因和结果可以相互颠倒，这就叫时间可逆性。
    然而在上面的例子中，我们实际上忽略了空气阻力的影响，所以才得出时间可逆的结论。现在我们将铅球换成气球，这时候空气阻力就不可忽略了。我们看到，在顺放录像带时，由于空气阻力的作用，气球的速度衰减得很快，这是我们预料中的事情。但在倒放时，奇怪的事情发生了，气球倏忽之间就降落到手中，它自由下落的速度太快了，而且接球者的“接球动作”也异常夸张地费力，这时候空气起到的不再是阻力作用而是推力作用！这完全不同于我们的日常经验，不符合自然规律，自然界是不应该发生这样的事情的。所以考虑到空气阻力，我们就能够区分录像带是顺着放还是倒着放的了。有了空气阻力，气球的运动事件就不再可以颠倒过来发生，即球体的运动不再是时间可逆的了。春秋中文社区http://bbs.
    类似空气阻力这样的不可逆过程总是存在的，而彻底的、纯粹的可逆过程在自然界是不存在的，这就是热力学第二定律。从热力学第二定律出发，我们看到的是一个不可逆的宇宙，在这样的宇宙里，过去和未来扮演着完全不同的角色。
    但奇怪的是，那些最“基本”的科学定律却不这么认为，牛顿第二定律、爱因斯坦的广义相对论，甚至现代量子力学都在诉说同一件事：世界是时间可逆的。按照这些“基本”的科学定律，打碎的杯子碎片能够自动集中起来形成一个完整的杯子，屋子里的空气可能突然挤到一个角落里去，倒塌的房子也可以自动重新竖起来。物理学基本定律，不管是力学的，电磁学的，还是关于核力的，它们都不禁止这样的事情发生。如果这样的事情发生了，理智的人们会毫不犹豫断定它是魔术而不是现实，但科学定律却说：那也完全可能是真实的。时间之矢被排除于科学之外，这实在令人困惑。
    已有的科学定律之所以并不区别过去和未来，原因在于这些科学定律都是时间对称的。从牛顿力学到相对论、量子力学，物理学基本定律都是守恒律，都是时间对称的，即无论t还是–t代入公式，物理学定律不变。
春秋中文社区http://bbs.    经典动力学定律是时间可逆的。牛顿定律将力与加速度联系在一起，加速度是位置对时间的二阶导数，当我们用–t取代t代入公式，由于负负得正，牛顿方程不会发生改变，所以牛顿定律不区分时间方向。同样，爱因斯坦的广义相对论将时间空间化，时间和空间的三个维度统一成一个四维的时空，这个四维的坐标系可以任意变换，而引力是物质质量导致时空弯曲的后果。广义相对论对四维坐标系的每一个坐标轴都是对称的，当然它也就是时间对称的。所以广义相对论同样不能区分过去和未来，从而也不能为我们提供时间箭头。
    对一个服从牛顿定律（或其他时间对称的定律）的热力学过程而言，以－t取代t代入公式就意味着将所有分子的速度符号都颠倒过来（速度反演），这样系统就进入了它自己的“过去”。描述一个系统的热力学过程，如果熵在速度反演之前是不断增加的，那么它在走向“过去”的过程中依然应该是熵增的，这意味着系统有一个在正常时间流中的熵减过程，于是熵减的过程也应该成为现实中的常见现象。这是洛施密特（Joseph Loschmidt）的速度反演佯谬，说明时间对称的经典动力学定律将“允许”系统违反热力学第二定律。换言之，对一个服从牛顿定律或者任何其他可逆理论的孤立系统，从一个给定的熵值状态，我们可以指望熵从该给定的状态在时间的过去和未来两个方向上增加。
    维也纳物理学家玻尔兹曼曾经试图通过牛顿定律“推导”出热力学第二定律。1872年，玻尔兹曼发表了著名的H定理。它表明，孤立热力学系统内粒子的相互碰撞导致粒子群体的速度分布趋于平衡态（这被称为麦克斯韦—玻尔兹曼分布）。随着粒子群体趋近平衡态，H函数减小，在平衡态时达到其最小值，这个最小值意味着碰撞不再改变速度的分布。所以，对玻尔兹曼而言，粒子碰撞就是导致系统趋于平衡的机理。
    玻尔兹曼的理论和经验符合得很好。那么，玻尔兹曼真的从时间可逆的牛顿定律“推导”出了时间不可逆的热力学第二定律吗？正如法国著名哲学家、数学家庞加莱（Hedri Poincare）所言，靠时间可逆过程来解释不可逆性，虽然努力不计其数，但显然是一个纯粹的逻辑错误。玻尔兹曼试图从个体的可逆的动力学轨道描述开始，来理解热力学第二定律及其所预言的熵的自发增加，这实际上是不可能做到的。很显然，在玻尔兹曼的理论中，玻尔兹曼一定引入了额外的假定，正是这一假定导入了时间不可逆性。他所引入的假定是：热力学系统的所有微观状态都具有相同的概率（与此类似，美国科学家吉布斯在其系综理论中亦提出了“遍历性”假定）。但这一假定是先验的，没有任何的微观动力学依据。
    玻尔兹曼的理论在当时遭到了猛烈抨击，这些批评击中了要害。玻尔兹曼不得不退缩了，他的尝试终以失败告终，忧郁的他后来悲剧性地选择了自杀。玻尔兹曼的研究当然不会是毫无意义的，他把熵和概率联系在一起，成为世界上第一个给一个基本物理定律一个统计性解释的人。他的理论至今还在统计热力学的教科书里讲述着。要引入不可逆性就必须引入“概率”这一概念，这是玻尔兹曼理论给予我们的最大启迪。而概率从哪里来呢？玻尔兹曼相信是粒子碰撞导致系统趋于平衡，这也就强烈地暗示着：在粒子的相互作用中，一定蕴藏着一套不可以用经典动力学理论解释的“把戏”，是这套把戏在源源不断地输送出概率。
    当然，世界的真实状态不是经典动力学，而是量子力学，而量子力学正是一个讲述概率的理论，量子力学能解决问题吗？很遗憾，即便在量子理论中，时间对称性依然存在！在量子理论中，微观粒子以波函数的形式运动，当我们不去观察它的时候，它以几率波的形式在整个宇宙弥漫开来。波函数在物理上对应概率幅，由薛定谔方程描述。薛定谔方程通过概率幅预言事件发生的概率，也就是说，通过薛定谔方程我们可以推算，假如人们某一时刻对一个微观粒子，比如电子进行观察（这导致波函数塌变），我们在某个位置将得到一个电子的概率会是多少。和牛顿定律和广义相对论一样，薛定谔方程也是时间对称的，波函数随时间的演化也没有方向性，当我们用－t取代t代入薛定谔方程，薛定谔方程保持不变。因此在量子理论中，电子（包括所有的微观粒子）的运动和演化也没有时间方向。
    也许我们忽略了一个重要的方面，与薛定谔方程相联系，量子力学还包含一个奇怪的称为“波函数塌缩”的理论。虽然这个理论似乎赋予“观测”以特别重要的主观意义，但它或许与时间不可逆性有关联。下面，我们首先来讲一讲波函数塌缩现象。
    在量子理论中，当我们不去观察的时候，电子以几率波的形式在整个宇宙演化，它无处不在又无处在。而人们一旦进行观察，比如在电子前进的方向放一个屏幕，电子有相当大的“可能”会在屏幕上打出一个亮点，于是我们在屏幕上的某个位置将得到一个实在的电子。电子原本只具有可能性，不具有实在性，一旦观测，它就突然间在屏幕上显示出一瞬间的实在，这种从无数潜在的结果向单一结果的转换，就称为波函数的“约化”或“塌缩”。观察的结果导致电子的波函数在屏幕上“塌缩”了，看起来，我们的测量行为“迫使”电子按照波函数确定的几率随机选择了一个实在的位置！
    这个理论非常奇异，薛定谔提出一个著名的思想实验，称为“薛定谔的猫”，充分说明了量子理论的这种奇异本质。
    设想在一个封闭的房子里放有辐射性原子，它可能衰变放出电子，也可能不，在某一规定时间内释放电子的几率为50%。房子内另有一瓶毒药和一只活猫，当衰变发生时，药瓶被打破，猫被毒死。在现实生活中，猫有50%的机会被毒死。我们会说，猫可能死了，也可能活着。但量子理论不这么认为，猫既是死的也是活的，既不是死的也不是活的，它处于一个中间态，一个“冥态”，它的存在方式只能由波函数来描述。而一旦我们进行观察，这时候仿佛人的“意识”发挥了作用，波函数将塌缩，这时我们得到一只活猫或死猫。
    为什么处于叠加态的“猫”突然就变成了实在的事物，其波函数突然之间就塌缩成为实际观察到的单一数值，所有的不确定性突然之间就消失了？是什么东西在起作用呢？
    量子理论解释说，我们不能将观察的主体看成是与客体对象毫无关系的“旁观者”，因为任何事物都只有结合一个特定的观测手段，才谈得上具体意义，而一旦观测，必然存在着观测者对于被观测物的不可避免的扰动，所以作为主体的人和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体。在“薛定谔的猫”思想实验中，一只不被观察的猫没有一个确定的状态，而一旦有人观察，由于任何的观察必然要对被观察物产生扰动，于是观察者必须与被观察的对象合为一个整体，并依然要用波函数来描述，即观察者与被观察对象都不能有确定的状态，他们作为一个整体处于一个“中间态”。比如张三观察了“薛定谔的猫”，那么张三就必须与“薛定谔的猫”一起作为一个整体用波函数进行描述，如果张三将“薛定谔的猫”的死活状态告诉了李四，那么李四又被纳入这一系统，而且继续要用波函数来整体描述。这种观测者之“链”将会无永无止境地进行下去，永远不会终止──这是一个死循环！
    但是，这个观测者之“链”必须有一个终结，这样我们才能从量子力学的“幽冥世界”走出来，来到我们所熟悉的现实世界。一些物理学家，如诺贝尔奖得主尤金?维格纳认为，人类意识的独特之处在于内省或自我指涉，可以切断统计配位链，报告自己的状态，从而导致波函数塌缩，这样观测者之“链”只需到人的意识这里就“适可而止”。惠勒并推而广之提出了更为古怪的观点，他认为：“薛定谔的猫”的死活状态可以由试验装置记录下来，人们可能数年以后才去观察试验的结果，于是数年以后的观察将决定“薛定谔的猫”当时的死活状态，决定猫的历史，决定整个实验放射性原子的衰变，进而决定整个宇宙的历史，从而整个宇宙都是人类“观察”的产物，没有人类的观察，甚至就没有宇宙的历史。这个理论将意识提高到了一个前所未有的重要地步──意识参与了宇宙的构建！
春秋中文社区http://bbs.    但是，人的意识能使波函数塌缩，那么猫的意识呢？猫的意识能导致波函数塌缩吗？智能机器的意识也能使波函数塌缩吗？无论如何，由人的意识来“承担”起使波函数塌缩的“重任”，这未免有点“强意识之所难”。于是一些科学家包括尤金?维格纳放弃了这样的说法，转而认为量子理论证明宇宙中必然存在着某种普遍的宇宙意识，观测者之“链”一直延伸到宇宙意识这里才终止，是宇宙意识最终使波函数塌缩，从而使我们能得到一个实在的宇宙。这等于把上帝又放回到宇宙之中，仍然令人难以接受。
解决“薛定谔的猫”佯谬的另外一个方法称为“多界理论”，由美国物理学家埃弗里特于1957年提出。这个理论认为，在宇宙的演化过程中，它不断像道路上的分岔一样，随时都在“劈裂”。在一个宇宙中，放射性原子衰变，猫是死的；在另一个宇宙中，放射性原子没有衰变，猫是活的。多界理论假设所有可能的量子态都是存在的──存在于不同的宇宙中。
    哥本哈根解释与多界理论的本质区别在于，前者认为一切都是不真实的，我们处于一个不真实的世界，后者则认为，一切都是真实的，这种真实性存在于不同的宇宙中。人们可以证明，多界理论与哥本哈根解释在数学上是完全等价的。但是多界理论一直不怎么流行，存在无穷多个随时裂解的平行宇宙的想法虽然不能被排除，但如埃弗里特的导师惠勒所言，“它需要携带太重的形而上学行李”，为了小小的一个电子而将整个宇宙拖进来的做法未必明智，于是人们按照奥卡姆剃刀原理将多界理论剔除了。
    显然波函数塌缩理论是生硬的，“猫”的悖论实在是量子力学的致命硬伤。爱因斯坦一生都无法接受哥本哈根派的几率解释和波函数塌缩理论，他不承认薛定谔的猫的非真实态之说，认为一定有一个内在的机制组成了事物的真实本性。他的名言是 “上帝不会掷骰子”。他和玻尔进行了长达35年的友好争论，提出了许多深邃的思想实验，力图要驳倒哥本哈根派的主张，他们的争论一直到爱因斯坦去世才停止。争论的胜负天平一直是向着玻尔和哥本哈根派倾斜的，因为许多实验事实支持他们的主张。但爱因斯坦的贡献在于告诉我们：量子理论是不完备的理论，至少在哲学解释方面是不能自圆其说的，因而是一个正确的但有着重大缺陷的理论。正如戴维斯（Pani C．Davies）在《新物理学》一书的导论中所述：“量子力学提供了一个非常成功的方法来预言对微观系统的观察结果，但当我们问在进行观察时实际会发生什么，我们得到一派胡言！”
    现在我们回到关于时间对称性的讨论上来。显然，对单个事件而言，波函数塌缩是不可逆过程，已经塌缩的波函数不可能再复原成原来的波函数，这是不可逆的。但我想要说明：对一个宏观系统，如果我们将波函数塌缩归结为“观测”，那么量子力学仍不能给我们提供一个不可逆的、熵增的宇宙，不能为我们提供时间箭头。这可以通过下面的例子来说明。
    假设有一个处于非平衡态的封闭热力学系统，比如一杯温度不均匀的水，在t=0时刻其状态用波函数Ψ0来描述，过了一段时间t=t1（假设这时候系统到达平衡态），其相应的波函数演化成Ψ1。如果人们在t=0时刻和t=t1分别观察并从而使波函数塌缩，热力学第二定律告诉我们，我们有极大的“可能性”会发现系统从非平衡态走向了平衡态，即杯子里的水温将从不均匀变得均匀。当然量子理论讲述概率，所以这个实验要进行成千上万次，直到最后我们才能得出结论：系统在t=t1时刻处于平衡态的机会近乎100%。
春秋中文社区http://bbs.    如果将这个过程反过来看会如何呢？这就如同将录像带反过来放映一样。反过来看的结果会是这样的：
    系统在t=0时刻处于平衡态，对应波函数Ψ1。过了一段时间t=t1，系统演化到一个新的状态，并对应波函数Ψ0。我们在t=0时刻和t=t1时刻分别观察并使波函数塌缩，并且将这个实验做了无数次，最后发现系统波函数塌缩的结果是：系统竟然有近100%的可能性从平衡态走向了非平衡态，杯子里的水温从均匀变得不均匀了。春秋中文社区http://bbs.
这样的情形在现实中当然是不可能发生的。但是，薛定谔方程是时间对称的，事件发生的概率没有时间方向性，所以薛定谔方程并不反对事件发生的概率反过来出现。也就是说，量子理论认为，我们通过波函数塌缩所得到的事件概率不应该有一个优势的时间方向，我们在t=0时刻和t=t1时刻分别进行观测，系统从无序走向有序或者从有序走向无序都应该是自然界的正常现象，这两种事件发生的可能性应该各占一半才是自然界合理的现象！
    所以，包含了波函数塌缩理论的量子理论也许能够给我们提供一个不可逆的世界，但它不能解释时间箭头，不能解释为什么事物总会从有序向无序、从非平衡态向平衡态转化。以为只要在量子力学的正统表述中加上一个观测者，就引人了时间不可逆性，就能描述一个演化的宇宙，这样的观点是大有问题的。
    我们看到，科学为我们提供了两个相互矛盾的自然观，即以动力学定律为基础的时间可逆观点和以熵为基础的演化观点。我们不能不问：世界是由微观粒子组成的，而微观粒子的运动又是时间可逆的，为什么由微观粒子组成的宏观物体的运动和变化却都是时间不可逆过程呢？热力学第二定律到底是从哪里来的呢？过了这么多年，这个问题在今天依然没有令人满意的答案。
    针对这一困难，很多科学家都选择接受时间可逆的科学“基本”定律而抛弃热力学，认为热力学定律导致的时间不可逆性只是幻觉。爱因斯坦常说：“时间是一种错觉。”玻恩断言：“不可逆性是无知介入物理学基本定律的后果”（从而熵可以被认为是无知的量度）。霍金在其名著《时间简史》中写道：“我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的。正像一台计算机，我们必须在熵增加的顺序上将事物记住。这几乎使热力学定律变成无聊的东西。无序度随时间的增加乃是因为我们是在无序度增加的方向上测量时间。你不可能有比这更具胜算的打赌了！”（史蒂芬?霍金著《时间简史》第189页，许明贤、吴忠超译，湖南科学技术出版社）
春秋中文社区http://bbs.    然而，我们自己的生命历程就是典型的不可逆过程，鹤发不复青丝，人死不能再生，将不可逆性看成幻觉，就如同将生与死的区别看成幻觉，这多少有点自欺欺人的味道。如果霍金的说法正确，无序度随时间的增加乃是因为我们是在无序度增加的方向上测量时间，那么，为什么我们将在无序度增加的方向上所测量到的“时间”应用到那些“基本”的科学定律中时，那些“基本”的科学定律却仍然没有时间的方向性呢？或者问，为什么“基本”科学定律不支持我们的幻觉呢？在此，我们同意普利高津在《确定性的终结──时间、混沌与新自然法则》一书中的观点，为了克服时间可逆性难题，我们需要的不是将热力学第二定律贬为现象学，相反，我们的动力学理论需要扩展。而且看来，时间可逆性的问题与测量导致波函数塌缩的问题有着密不可分的关系，解决了前者也就解决了后者，解决了后者也同时解决了前者。
    二、科学理论与决定论
    科学理论不仅描述一个时间可逆的宇宙，也描述一个决定论的宇宙。对于时间可逆性，我们有一个现成的宏观定律，即热力学第二定律和它对抗，所以我们知道时间可逆的宇宙一定大有问题。然而决定论与热力学第二定律并不矛盾，也不与我们所观测到的一切经验现象相矛盾，在逻辑上也是自洽完整的。对决定论的否认主要基于信仰而不是经验事实。现实中确有很多人以一种近乎宗教的形式相信决定论，认为一切都是“命中注定”的，说是“冥冥之中自有天意”。伟大的爱因斯坦基本上就是一个决定论者，他相信“上帝不会掷骰子”，他相信偶然性是错觉，因而人的自由意志其实也是错觉，是完全虚幻的。在给印度诗人泰戈尔的信中，爱因斯坦嘲笑那些反对决定论的人：“如果月亮在其环绕地球运行的永恒运动中被赋予自我意识，它就会完全确信，它是按照自己的决定在其轨道上一直运行下去。”（我也认为人没有什么真正的自由意志，与爱因斯坦不同的是，爱因斯坦确信决定论，所以自由意志被认为是无知的表象，而我认为自由意志不过是偶然性的表象。）按照爱因斯坦的观点，骰子的点数看起来是随机出现的，但其实是一种必然现象，只不过由于我们无知，所以将它看成了偶然现象。
    对那些相信决定论的人，我们实在也没有什么好的办法去说服他放弃这样的观点。相反，科学定律支持他们。科学定律总是顽固地告诉我们说：世界是被决定着的。这是科学所面临的第二个困境。
    牛顿运动定律具有一种严格的因果性结构：在某个时间点上发生的事件，唯一地导致后来某个时刻的结果（后来的结果也可以说成是前面事件的原因，这是时间可逆性）。这非常自然地导致了拉普拉斯决定论。按照牛顿定律，构成宇宙的所有物质粒子在任意瞬间都有一个确定的状态，我们可以取任意瞬间的宇宙状态作为其初始条件；而粒子所受到的力则来源于粒子自身。这样在理论上我们既可以溯言宇宙过去也可以预言宇宙未来的所有状态，从而宇宙是被决定的。牛顿定律告诉我们这样的推论：万事万物都由宇宙创生的初始条件所决定，所以宇宙在100多亿年前大爆炸引爆的瞬间就已经决定，我此时此刻必定会坐在电脑前用键盘敲下我眼前的这些文字。
    爱因斯坦的广义相对论是牛顿定律的扩展，但在描述一个决定论的宇宙方面，这两个理论一模一样──它们都具有严格的、唯一的因果性结构。广义相对论在描述宇宙的诞生、演变诸方面都取得了惊人的成功。它预言一个动态的宇宙，后来人们证明我们确实处在一个不断加速膨胀的宇宙之中；它预言宇宙起源于大爆炸，微波辐射背景强有力地支持这一预言。有意思的是，由于广义相对论对宇宙描述的成功，人们──包括一些伟大的科学家──有时候会忘记广义相对论毕竟是一个决定论的定律，竟然想入非非地幻想着时间旅行的奇事来。
    在广义相对论中，时间被赋予和空间相同的性质，时间和空间合在一起称为四维时空。物质会使时空弯曲，这是产生引力的根源。时空的弯曲可能达到这样的地步，它形成一个闭环。如同在一个环行跑道中，人们跑到终点实际上是回到了起点，在一个闭环时空中，人们在“跑完一圈”以后也会发现自己回到了起点，即回到了过去。这意味着时间旅行似乎确是可能的。于是产生了这样的问题，人们能够回到过去改变历史，例如回到过去将自己的祖父杀死，或者拆散自己父母之间的美满姻缘，这样时间旅行者就变成了来历不明的家伙，他根本就不应该存在，更不可能产生“回到过去”这样的行为来！这是典型的反证法，由此导致的悖论叫做时间旅行的“自谋杀佯谬”。
春秋中文社区http://bbs.    如果仔细考虑到广义相对论的决定论特点，我们会发现，时间旅行其实是根本不可能存在的，自谋杀佯谬并不是真的佯谬。由于广义相对论描述一个完全决定的宇宙，因此所谓的“回到”过去其实不是真的回到过去，而是“填充”过去。历史不会有丝毫的改变，时间旅行者在“历史”上有什么样的思想，采取了什么样的行动，他回到过去以后还将具有同样的思想，采取同样的行动，不会有丝毫偏差。如果时间旅行者“回到”他祖父的年代，在这个年代时间旅行者并不存在，但组成时间旅行者身体的原子是存在的，这样这些原子还将按照原来的模样散落在世界各地，并按照历史进程一模一样的方式运动，在恰当的时间和恰当的地点不断组装成时间旅行者自己的身体。
    甚至，这里的所谓“填充”也还只是一种形象化的说法，并不表明真有“填充”这种行为存在，也不表明历史可以一遍又一遍地重来。广义相对论描述的是一个在时空中“存在”的宇宙，时空闭环的真正意思仅仅是说，物质运动的时空轨迹可以导致该物质的未来和过去首尾相接，它们其实连“填充”都说不上，它们仅仅只是一种“存在”而已。如同在大平原上有一条闭环的铁轨，铁轨的每一部分都是固定地存在着的，我们谈不上有“填充”或者其他什么行为，除非铁轨上运行着一辆火车，这样我们可以说火车在不断“填充”铁轨。广义相对论把时间空间化，忽略时间维度与忽略一个空间纬度在数学上是完全等价的，因此从广义相对论所推导出来的一个描述闭环时空的解，就如同大平原上存在的铁轨，它的每一个部分都是一种固定的存在。如果我们硬要想象这条“铁轨”上还运行着一辆火车（即存在一个时间旅行者），那么它就变成不再是广义相对论所所推导出来的一个协调的解了。也就是说，如果存在一个时间旅行者，则这个时间旅行者一定要纳入成为“铁轨”的一部分，因为这样才是一个符合广义相对论的正确的协调解。因此，闭环宇宙的存在不等于时间旅行可以存在，时间旅行其实是根本不可能的。只有当我们用符合日常经验的演化观点去理解具有严格因果决定律的广义相对论，这才产生矛盾，才出现所谓“自谋杀佯谬”。这也说明广义相对论所描述的决定论宇宙与我们日常经验中的宇宙是矛盾着的，不协调的。
    由于广义相对论描述的是一个“存在”的宇宙，一个没有演化的被决定的宇宙，很自然地，我们转向量子力学，因为量子力学是更最基本的理论。我们期望，对决定论的否定，量子力学或许可以给出答案。但很快发现，除非我们不用“观测”而用另外的方式来解释波函数塌缩现象，否则我们依然要回到决定论。
    在量子理论中，电子没有确定的位置和确定的速度，在经典理论中常用的一切物理量，对电子而言都是不确定的。乍一看，电子的运动似乎不再可能是受决定的了。但是，电子还是有一个确定的称为“波函数”的物理量，而波函数随时间的演化却是完全被决定的。所以我们仍将回到决定论。
    波函数随时间的演化服从薛定谔方程，和经典理论一样，薛定谔方程也是严格因果律的。给定某一时刻电子的波函数，将唯一地决定此前和此后任一时刻电子的波函数。同样，给定整个宇宙某一时刻的波函数，也将唯一地确定宇宙的整个历史和未来的波函数。因此，如果我们仅仅谈及可能性，那么宇宙就是决定论的。
    但一旦有人进行观测，情况就有些区别。这时候宇宙波函数将按照某种概率塌缩，然后塌缩了的宇宙波函数重新按照薛定谔方程所确定的方式演化。当波函数发生塌缩时，所有的可能性按照薛定谔方程收缩为单一的现实结果，这是随机的，是非决定论的。也就是说，如果人们试图从给定的测量结果去反推过去的波函数，就不会得到正确的结论。看起来，波函数塌缩既打破了时间可逆性，也摧毁了决定论。但是，如果没有“观测”呢？没有被观测的宇宙就成为被决定的宇宙。于是，原则上我们能够预言：如果我们在将来任意时刻观测，宇宙所有可能的状态；原则上我们也可以推断：如果我们在过去某个时刻进行观测，宇宙当时所有可能的表现。所以宇宙为什么是现在这个样子，这不是演化的结果，而是“观测”的结果，人类看起来不仅要对宇宙的现状，而且要对宇宙的过去“负责”。宇宙大爆炸也不过是人类观察而导致的后果。
    如果一定要从薛定谔方程推导出一个演化的宇宙，或者我们可以设想：在宇宙之“外”的某个幽冥世界，存在一个神奇的上帝，他不断睁开眼睛注视着宇宙，于是宇宙波函数就不断塌缩，于是我们得到一个受制于机遇和概率的不断演化的宇宙。而如果他打个盹，宇宙就又立马回到决定论的轨道上来。
    这些匪夷所思的思想揭示出，将波函数塌缩归结为观测是极不合理的。正如著名物理学家温伯格所言：“我们虽然喜欢采用一种统一的自然现，但在宇宙中智慧生命的作用中仍遇到一个棘手的二元论。……一方面，薛定谔方程以一种完美的确定论方法描述了任何系统的波函数如何随时间而变化；另一方面，相当不同的一个方面，当有人进行测量时，又有一组原则规定如何用波函数推算各种可能结局的概率。”和时间可逆性一样，看来决定论难题与测量导致的波函数塌缩问题也有牵连，它们应该可以在一个统一的方案中一并得到解决。