作弊海森堡
物理学家Kater Murch ' 02将不确定性推向了新的极限，并在量子层面上对时间之箭提出了深刻的问题。
它需要七层墙板和一扇重达1000磅的门来平息驱动脉冲管冰箱的泵发出的噪音，这是一个冰冷的庞然大物，可以将温度降至绝对零度以上2.8摄氏度。然后稀释冰箱开始工作，将房间冷却到仅仅8毫开尔文，或者比绝对零度高千分之八度。
“相当冷，”Kater Murch在谈到他的测试设备时说。
这绝对是圣路易斯最冷的地方——事实上，比外太空还冷。Murch的实验发生在绝对零度的边缘有几个原因。首先，在这个温度下，电子可以自由运动，完全不受电阻的限制。更重要的是，低温抑制了系统中所有的电磁“噪音”。这是至关重要的，因为默奇正在研究一种量子叠加——一种处于人类理解的外部边界的存在状态。他的测试对象是一个量子比特，一种同时处于两种不同状态的“人造原子”。在数学上，以及在所有实际理解中，它同时处于激发态和非激发态的“基态”。都是正面和尾巴。默奇对这种最短暂的存在状态的实验迫使量子科学家重新质疑时间本身的本质。
量子理论是现代物理学的支柱之一，它研究的是非常微小的事物，它们相互作用的方式会让《爱丽丝梦游仙境》中的爱丽丝头痛。对于我们这些在简单直观的经典力学世界中长大的人（每个人）来说，量子力学提供的悖论只有在你做数学的时候才有意义——而数学是出了名的，不可简化的困难。
量子力学的一个关键原则，被称为“观察者效应”，认为任何测量行为都不可避免地会扰乱量子叠加。你可以测量一个量子系统来了解它的状态，但你得到的答案不会是一个量子系统：因为你测量了它，你得到了一个答案，但是从它那里撬出一个答案会把它从叠加态中敲出来。你得到的答案可以概括为：正面……或反面，但你不能认为两者都是。这种效应类似于德国物理学家维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）著名的测不准原理。测不准原理认为，你可以测量基本粒子的位置或动量，但永远无法同时测量两者。
观察者效应在1988年受到游走的以色列物理学家亚基尔·阿哈罗诺夫的理论挑战，他提出弱可以对量子系统进行测量，在不干扰其叠加的情况下，提供关于量子比特（qubit）的不完整信息。根据阿哈罗诺夫的建议，人们也许可以狡猾地询问量子位，用微妙的测量暗示，而不是直接出来测量它，破坏气氛。
Aharonov提出弱量子测量来推进“双态矢量形式论”，这是他在1964年提出的一种量子理论，它断言量子系统中的时间对称性。时间对称是指在量子系统中，时间在流逝两个方向，而不是我们都知道和哀叹的单一方向。在双态矢量形式下，要充分理解量子系统，必须考虑到所有可用的信息。量子系统中包含的一半信息来自于被测量之前。他的数学表明，其余的必须来自未来。
由于显而易见的原因，许多科学家发现这个猜想有点难以接受。“人们非常不喜欢阿哈罗诺夫和他的想法。”默奇说。”物理评论不发表他的论文，因为他们不想威博体育他任何信任。有些人拒绝接受这些东西。”
由于无法通过常规实验验证，使得双态矢量形式化很容易被忽略。当他最初被教导量子力学时，Murch被建议“远离那些奇怪的，疯狂的人”做微弱的测量。然而，他说，“我一直想了解弱测量，我说，‘总有一天我会做一个实验……’”他不知道他的结果有一天会成为世界各地的头条新闻。
默奇对量子世界的迷恋部分来自于他与尼古拉斯·惠勒（Nicholas Wheeler）教授1955年的研究[物理学1963-2010]，后者对量子系统的思考经常出现哲学上的转变。惠勒教授有时会要求学生思考测量概念本身的含义。
“在那些日子里，”默奇说，“我没有意识到我最终会把我的整个职业生涯都投入到理解量子系统的测量上。”他在威博体育的论文《软管的经典力学》（The Classical Mechanics of hose）阐述了软管因水从喷嘴喷出而反冲的理论基础。即使在今天，惠勒教授仍将其描述为一个“难题”，并回忆默奇的努力是“英勇的，但没有定论”。
除了他的物理工作，Murch还是威博体育的一名狂热的艺术学生，他认为Michael Knutson教授（1982 -）“可能是我在里德遇到的最鼓舞人心的艺术老师，因为他让我爱上了抽象艺术。”他还与Gerri Ondrizek教授（艺术1994 -）合作，后者的书籍艺术指导帮助他理解了信息设计。Murch说：“我一直很感激我所获得的艺术和设计技能。“艺术不仅指导你如何设计实验，还指导你如何处理实验，并展示实验结果，以形成最具说服力的论点。这些年在艺术课上的学习，让我的视觉思维非常有价值。”
尽管他的里德论文主要是理论性的，但默奇的职业生涯却稳步地从理论转向实验。这使他在加州大学伯克利分校超冷原子物理小组完成了博士和博士后工作，在那里他帮助开发了他今天在圣路易斯华盛顿大学担任助理教授的技术。在伯克利的时候，他享受着一种通常与量子物理无关的生活方式，在当地的摇滚乐队里演奏大提琴和曼陀林，其中一支乐队被默奇称为“无政府主义的苏格兰嘻哈乐队”。
“我们称他为‘男人中的瑞士军刀’，”托德·斯奈德曼（Todd Snyderman）说，他是一名鼓手，曾在两个乐队中与默奇一起演奏。“他对每件事都全身心投入，全神贯注，做得比任何人都好。”默奇还自愿花时间在圣昆廷州立监狱的监狱大学项目中教囚犯代数。“这是你能想象到的最好的教学经历，”默奇在谈到这所最高安全级别的男子监狱时说。“他们是最投入、最优秀的学生……真的是好人。这有点令人惊讶。”
随着儿子韦斯特（West）接近上学年龄，默奇和妻子丽贝卡·巴特（Rebecca Bart）在03年安家落户的时机到了。2014年，一个难得的机会出现了，她在圣路易斯的唐纳德·丹福斯植物科学中心（Donald Danforth Plant Science Center）获得了首席研究员的职位，而默奇在华盛顿大学（Washington University）找到了一份工作。巴特是植物基因组学方面的专家，曾在加州大学戴维斯分校与1982年的帕梅拉·罗纳德一起学习。在丹佛斯中心，她专门研究木薯和棉花的细菌性疾病。)
Murch的最新论文“连续监测超导量子位的预测和反演”将很快作为编辑建议发表物理评论快报他使用弱测量将双态矢量形式化进行实验证明。在他的超冷实验室内有一个约瑟夫森结——一个夹在两层铝之间的微小氧化铝晶片。冷却到接近绝对零度，用适量的电容进行阻尼，并注入足够的能量，这个系统就会进入一个稳定的量子态，成为一个量子比特，一种人造原子，它的优点是在叠加时不会跳跃。这个腔室本身是一个高度调谐的微波传感器，可以探测到量子比特周围电场的微小变化。探测器可以感知量子比特电场10的波动-16年瓦特——大约是蝴蝶扇动翅膀所需能量的百万亿分之一。
在实际操作中，该实验每200亿分之一秒测量一个量子比特。这些测量是如此之小，以至于它们只能返回很少关于量子态的信息，就像一根溅射的蜡烛在黑暗的洞穴中投射出微弱的阴影一样。虽然这些测量产生的有用数据很少，但它们是如此微弱，以至于它们也不会干扰量子态。在超过百万分之一秒的大约100次弱测量之后，实验瞬间“打开灯”，进行一次强测量，消除量子叠加并测量量子位。它记录结果：正面或反面。然后，弱测量在强测量后的另一个微秒内每20纳秒继续进行一次。
Murch发现，使用双态向量形式，在不偷看强测量结果的情况下，他可以分析弱测量前后的结果，每一个都不比随机猜测好，并且在90%的情况下正确猜测强测量。观察者效应说这不应该发生。更奇怪的是，只有在考虑到量子坍缩前后的微弱测量时，这些计算才有效。显而易见的解释是：正如Aharonov所预测的那样，关于量子坍缩的信息从过去和未来泄露到强测量中。
这个实验引起了国际媒体的关注——激烈的、夸张的，而且常常是完全错误的。“过去能被未来改变吗？”奇异的量子实验表明时间可以倒流。伦敦每日邮报。远在巴基斯坦的博客都宣称时间旅行的发明。就默奇而言，他要克制得多。Murch说：“当你阅读论文时，我们对我们所说的话非常小心。“我们不主张‘未来影响过去’光杆载荷”。
“我不确定我是否真的赞成反向因果关系，”默奇叹息道。“你可以做到这一切，而不需要某种花哨的时间对称方法。事实上，通常情况下……我们有一种叫做‘正算子值’的算子，可以用一种严格的方式处理测量。”
“对量子力学的许多解释都是如此，”罗切斯特大学的合著者安德鲁·乔丹（Andrew Jordan）指出。“例如，‘多世界’解释或波西米亚解释或其他任何一种解释——它们在答案上都是一致的，但在你如何看待这个问题上却存在分歧。”
“这只是一种看待数学的不同方式，”默奇说。“它确实提供了一些更直观的方法来解决这个问题，这是一种双态向量形式主义。”换句话说，信息可能会泄露回过去…除非你用不同的，更复杂的数学来解释这个系统。
13世纪的哲学家威廉·奥卡姆（William of Occam）提出了一个著名的观点：最简单的解释通常是正确的。信息在时间上向后泄漏是否比线性时间（有更复杂的数学）更简单，还有待讨论。目前还没有发明出任何仪器能够探测到奥卡姆将如何处理这一切。
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