你是否曾经想过为什么我们会衰老并变老？
在电影《本杰明·巴顿奇事》中，布拉德·皮特饰演的角色出生时是一名老人，然后逆向衰老。
令科学家们困惑的是，物理学的基本定律对时间方向没有偏好，无论是事件向前发展还是向后发展，它们都同样有效。然而，在现实世界中，咖啡会冷却，汽车会抛锚。无论你照多少次镜子，你都不会看到自己变年轻。但如果物理定律在时间上是对称的，那么为什么我们会经历一个箭头严格指向过去到未来的现实呢？
一篇刚刚发表在《物理学年鉴》——阿尔伯特·爱因斯坦的相对论在此发表——上的论文中，我和目前在哈佛大学从事衰老研究的理论物理学家德米特里·波多尔斯基解释了时间之箭——甚至时间本身——是如何与观察者（也就是我们）的本质直接相关的。
我们的论文表明，时间不仅仅是“在那里”从过去流向未来，而是一种依赖于观察者保存已发生事件信息的能力而产生的涌现属性。
波函数坍缩
时间本质的关键在于量子引力。在过去的一个世纪里，物理学家们清楚地认识到，相对论（处理宏观物体）的世界和量子力学（描述微观现实）的世界是不兼容的。解决这一问题，在理论物理学中被称为“量子引力”的问题，尽管本世纪最伟大的一些头脑为之付出了巨大的努力，但它仍然可能是科学上最大的未解之谜。
要解开量子引力的谜团，我们需要回归量子力学的基础，而量子力学对学生和经验丰富的科学家来说，其令人费解的程度不亚于半个多世纪前爱因斯坦所感受到的。其中最令人费解的特性之一被称为“波函数坍缩”。
为了理解这个问题，请考虑你房间里的灯。常识告诉我们，灯要么是开的，要么是关的，但不能同时是 beiden。然而，量子力学允许存在这种离奇的状态（称为“纠缠”），在这种状态下，灯既没有被打开也没有被关闭。相反，它们存在于两种状态的“叠加”中——也就是说，既是“开”又是“关”。
实验证实，纠缠态存在于微观尺度，原子或基本粒子的尺度。但是，如果量子力学的定律是普适的，为什么我们没有观察到我们周围宏观物体的纠缠态呢？著名的薛定谔的猫实验表明，猫和人甚至可以处于纠缠状态，即它们可以同时“活着”和“死去”。如果真是这样，那么为什么现实中的猫总是似乎要么死了，要么活着呢？
答案是，正如量子力学的奠基人所提出的，这被称为“波函数坍缩”或“退相干”。如果作为观察者的我们测量了它的状态，灯就会永久地变成开或关——或者薛定谔的猫活着或死去。当我们测量量子状态时，我们就破坏了它的相干性。
时间之箭涌现
爱因斯坦的合作者约翰·惠勒（他创造了“黑洞”一词）认为，时间本身是由描述宇宙的波函数退相干产生的，而这又受到量子引力定律的约束。然而，我们的论文表明，仅凭量子引力和物质的内在性质，无法解释时间涌现的巨大有效性以及我们普通日常宏观世界中缺乏量子纠缠。相反，有必要纳入观察者的性质，特别是我们处理和记忆信息的方式。我们的新论文表明，时间之箭的涌现与观察者保存已发生事件信息的能力有关。
多年来，物理学家们一直知道牛顿定律、爱因斯坦方程，甚至量子理论的方程，都是时间对称的。时间根本不起作用。没有时间的向前流动。因此，许多科学家质疑时间是否真的存在。事实上，爱因斯坦的相对论理论表明，不仅没有单一的特殊现在，而且所有时刻都同样真实。
那么，如果物理定律在时间向前或向后发展方面都同样有效，为什么我们只经历衰老呢？我们所有的科学理论都告诉我们，我们应该能够像体验过去一样体验未来。
答案是我们观察者有记忆，并且只能记住我们过去观察到的事件。与“未来到过去”相关的量子力学轨迹会伴随着记忆的擦除，因为任何减少熵（秩序下降）的过程都会导致我们记忆与观察到的事件之间的纠缠减少。换句话说，如果我们确实体验了未来（我们可能如此），我们就无法存储关于这些过程的记忆。你无法回到过去而不抹去你大脑中的这些信息。相比之下，如果你通过通常的“过去 > 现在 > 未来”的路径体验未来，你就会积累记忆，熵就会增加。
因此，“没有大脑”的观察者——也就是说，没有存储观察到事件能力的观察者——就不会体验到时间或我们变老的世界。
衰老，确实，一切都在你的脑海里。
罗伯特·兰扎是《生命中心论》的作者，维克森林大学教授。2014年，《时代》杂志将他列为“世界百位最具影响力人物”之一。2015年，《展望》杂志将他评为“世界思想家”前50名。他发表了数百篇论文和发明，以及三十多本科学书籍。他曾是富布赖特学者，师从诺贝尔奖得主杰拉尔德·埃德尔曼和罗德尼·波特，并与著名的哈佛心理学家B.F.斯金纳和心脏移植先驱克里斯蒂安·巴纳德密切合作（并共同撰写了一系列论文）。
