因果不对称性：从热力学之箭到因果之箭( 六 ) _热力学

此问题似有一个尖锐的答案。然而，就目前的情况而言，它还不够详细。我们在选择粗粒化时留有多少余地？相空间可以进行高度重新划分吗？时空积分只能是守恒量吗？什么样的干预是可行的？我们是否允许麦克斯韦妖式的微观自由度控制，或像通货膨胀这样的分布式高级变量？系统的哈密顿量呢？我们应如何激活约束？我们不想选择与本身观点相匹配的约束，因为我们希望探索可能存在的替代观点。完全自由的情况下，答案应该是肯定的：我们只需要进行普通的热力学粗粒化，对任何相空间的体积，取出一组轨迹，然后反转。选择一些时间间隔（比如 100 年）。将反向轨迹的点集作为定义相空间的新体积。这看上去不像是我们习惯的粗粒化；这是一个高度纤维化的点集，但我们根据刘维尔定理（'s ）可以知道：体积是不变的。为了获得一些哲学上有趣的东西，让我们精炼一下这个问题：我们真正想问的是什么？
哲学文献倾向于，当引入思想实验来区分什么是系统内的东西和什么是透视的人工产物时，要把我们自己当作外部的、不与所属系统耦合的先验主体。这是错的。我们不应从外部先验主体进入系统的角度思考问题；我们应问系统中主体（有通过物理信道收集信息的传感器，有能操纵环境局部特征的制动器）用什么方式看世界？我们应思考，在像我们这样的世界里，可能会有什么样的具体因果观点（脚注 13）。在我们有完全精确的问题之前，需要先确定一大堆物理问题：主体至少应具有传感器和致动器；主体应能识别“所见”和“所为”的区别；主体应能随着时间的推移了解其干预措施的效果，并利用这些信息来指导行为。这样的主体将具有由时间方向定义的内部箭头，在该时间方向上，它将其动作的效果视为传播。最近，Pete Evans，和 Sally做了一篇特别漂亮的工作，为我们的精炼化问题和回答提供了准确的物理分析。他们引入了一个最小模型的因果主体，证明了任意主体的内部箭头将与热力学梯度对齐。原因很简单，这种物质的物理性质是耗散的，这并非偶然，而是因为能量和信息之间的联系，这是这里问题的核心。任何一个在功能上收集和使用信息来指导行为的物理系统都要使用能量，并将受到热力学约束（脚注 14）。
7. 问题的核心
故事至此讲了一半了，我们已经知道一个能收集并利用信息的系统的方向为什么能和热力学梯度一致了，但还没告诉我们为什么这儿会存在一个能收集和利用信息的系统。
图 3 是水力发电的工作原理。我们建造一座大坝，当水通过水闸时会沿着一条通道流下，并转动涡轮机（脚注 15）。
图 3. 水力发电厂的涡轮机。
涡轮机是世界的一个子系统，具有内部旋转箭头。内部箭头与外部电流的方向对齐。为什么呢？因为物理。该设备的物理原理显示了为什么涡轮机能沿着电流的方向运行，而非反向。但如果我们不问“为什么涡轮机的旋转箭头与外部电流的旋转箭头对齐？”，而问“为什么会有涡轮机呢？”这个问题的答案更能说明问题，也更能切中此处目的：涡轮机的存在正是为了利用这种梯度。
前文已证，因果动因的时间方向与热力学梯度一致。我们不仅要问“什么样的因果主体是物理上可实现的？”，更要问“为什么会有因果主体？”为什么生物有感觉、能行动、会学习？这和热力学梯度有什么关系？在我们这样的世界里，什么样的动因视角会自然地自主涌现？答案很有启发性；主体涌现是为了抓住热力学梯度创造的利用和控制信息的机会。我们以这样的方式粗粒化并非偶然：我们的感官天生就为揭示不对称的、富有信息的模式以指导行动。