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以下是与肖恩·卡罗尔的对话，第二部分。这是我们第二次在播客上交谈。你可以在描述中找到第一次交谈的链接。这次我们专注于量子力学和他在他新书《深藏之物》中详细阐述的“多世界诠释”。我拥有并喜欢这本书的电子书和有声读物版本。听肖恩朗读关于纠缠、互补性和时空出现的描述，让我想起了鲍勃·罗斯教世界如何绘画以及他自己的电视节目。如果你不知道鲍勃·罗斯是谁，你真的错过了。去查查他，他会让你爱上绘画。肖恩·卡罗尔是理论物理学的鲍勃·罗斯。他是几本畅销书的作者，一个很棒的播客“Mindscape”的主持人，并且是加州理工学院和圣达菲研究所的理论物理学家，专注于量子力学、时间之箭、宇宙学和引力。这是人工智能播客。如果你喜欢它，请在YouTube上订阅，在iTunes上给它五星好评，在Patreon上支持它，或者在Twitter上与我联系：Alex Friedman，拼写为Fri D ma N。现在，这是我和肖恩·卡罗尔的对话。
艾萨克·牛顿发展了我们现在称之为经典力学的理论，你在你的新书中对此进行了非常好的描述，因为你对物理学的许多基本概念进行了阐述。那么，经典力学是什么呢？我可以扔一块石头，并预测这块石头飞行的轨迹。但如果我们回到牛顿的时代，他的理论可以预测事物，但据我所知，他本人认为这些预测的解释是荒谬的。也许他只是出于宗教原因这样说，等等。但特别是，一种没有接触的相互作用的世界，即“超距作用”，在人类的解释层面似乎说不通。在你看来，事物能否在远处影响其他事物？是的，但你知道，那是牛顿的担忧之一。你实际上在稍微不同的方面是正确的，关于宗教方面的担忧。他足够聪明，这有点偏离主题，但仍然很迷人。牛顿几乎在发明经典力学的同时就发明了混沌理论。他意识到在太阳系中，他能够解释行星如何围绕太阳运动，但通常你会描述地球的轨道，忽略木星和土星等的影响，只考虑地球和太阳。他大概知道，即使他无法进行数学计算，如果他考虑了木星和土星以及其他行星的影响，太阳系将是不稳定的，行星的轨道将变得混乱。所以他认为上帝会偶尔干预，将行星移回轨道，这可能是他解释它们为何能永远存在的原因。但对经典力学的担忧则略有不同。他们担心引力，特别是。难道不是担心经典力学担心引力吗？它担心地球如何知道有太阳这个东西，在九千三百万英里之外，正在对其施加引力？他说，他真的说过，“我把这个问题留给后代去思考，因为我不知道答案。”事实上，人们对此强调不足，但后代解决了这个问题。皮埃尔·西蒙·拉普拉斯在公元 1800 年左右证明，你可以将牛顿引力改写为场论。所以，与其只谈论引力产生的力，不如谈论引力场或引力势场。然后就没有超距作用了。它在经验上是完全相同的理论，做出完全相同的预测。但发生的是，太阳并没有伸出虚空，而是太阳和地球之间存在一个引力场，它遵循一个方程，即拉普拉斯方程，这很巧妙，它告诉我们场的确切作用。所以，即使在牛顿引力中，你也不需要超距作用。
现在，很多人说爱因斯坦解决了这个问题，因为他发明了广义相对论。在广义相对论中，地球和太阳之间确实存在一个场，但光速也存在一个限制。在拉普拉斯的理论中，这与牛顿的理论完全相同，只是用了不同的数学语言。宇宙中仍然可能存在瞬时作用。而在广义相对论中，如果你在这里摇晃某物，它的引力冲动会以光速辐射出去，我们称之为引力波，我们可以探测到它们。但是，如果我认为我们应该假设答案会以一种或另一种方式出现，这让我感到不适。例如，如果事实证明存在超距作用，并且这是描述事物的最佳方式，那么我就会那样做。
这是一个非常深刻的问题，因为当我们不知道正确的物理定律是什么时，当我们猜测它们时，当我们假设它们可能是什么时，我们常常受到我们关于它们应该是什么样的直觉的指导。我的意思是，爱因斯坦以直觉强而闻名，他不喜欢超距作用的想法。我们不知道他是否正确，这取决于你对量子力学的解释，甚至取决于你在任何一种解释中如何谈论量子力学。如果你认为所有力都是场，或者任何其他超距作用的解释，那么你只是在退回到一种原始思维，就像，你真的能理解力作为一种遍布各处的场意味着什么吗？
所以，如果你看看引力，你认为是什么？我认为，社会已经让你习惯于认为，科学对某事的极强的预测能力就等于你真正理解它，就像你可以直观地理解一样，就像人类可以理解任何事物一样，你真的理解它吗？还是你只是相信科学的优美和强大的预测能力？这取决于你对“真正理解”的定义。是的，是的，我的意思是，我真的能理解费马大定理吗？你知道，它很容易陈述，但你真的欣赏它对巨大数字的意义吗？是的，我认为是的，我认为我理解它。但是，如果你想让人们说，你的直觉并没有达到安德鲁·怀尔斯证明费马大定理所需要的那些地方，我可以说，好吧，我理解这个定理。同样，我认为我对弥漫在时空中的场，无论是引力场、电磁场还是希格斯场，都有相当好的直观理解。当然，当涉及到量子场论和量子场论中出现的所有新现象时，一个人的直觉会变得越来越差。所以，我们的直觉并不完美，但我认为说我们的直觉会得到训练也是可以的。就像，我现在有了与我婴儿时期不同的直觉。这没关系，直觉不一定是我们内在的。我们可以稍微训练它。
所以，我要在这里引入诺姆·乔姆斯基一秒钟，他认为我们认知能力是随着时间进化的，所以它们在生物学上受到限制，因此我们的认知能力有一个明确的限制，他称之为严厉的限制。但你实际上说了一些有趣的事情，关于“先天”与“后天”的斗争。我们可以训练我们的直觉，以建立认知肌肉，从而能够理解一些棘手的案例。所以，你认为我们的理解存在一些深深植根于我们生物学中的、我们无法克服的限制吗？
可能存在像我们可视化能力这样的限制。但是，当像爱德华·威滕证明关于一百维数学空间的一个定理时，他并不是在可视化它，他是在进行数学计算。我认为这并没有阻止他理解结果。我想更好地理解这一点，但我粗略的感觉是，我的感觉并不那么有学问，那就是，当你跨越一个抽象的阈值时，你就变得有点像一台图灵机。你就有能力在你的大脑中包含逻辑、形式、符号结构并操纵它们。这是我们可以作为人类迈出的一大步，而狗和猫就没有做到。一旦你到达那里，我不确定我们理解科学世界的任何能力还有任何限制。也许有。当然，我们计算事物的能力存在限制。你知道，人们在脑子里计算百万位数的立方根方面并不擅长，但这并不是理解的限制。它肯定不是原则上的限制。所以，当然，你会说，我们理解的限制并不存在。但是，你有没有想过，宇宙实际上比它向我们呈现的要简单得多，而我们永远无法像这样理解它？我们的认知能力，加上我们的数学能力，以及我们可以组合的任何实验模拟设备，是否存在限制？是否存在这种可能性？
当然有可能。但我们是否接近这些限制，这是一个更难的问题。想象一下，五百年前问世界上最伟大的思想家这个问题：我们是否正在接近我们理解自然世界的能力的极限？根据定义，关于自然世界最让我们感兴趣的问题是那些我们尚未理解的问题。所以，总有我们尚未解决的难题。我不知道他们五百年前会怎么说，但他们甚至不知道经典力学，更不用说量子力学了。所以，我们知道他们离他们能做到的程度还差得很远。他们能做得比当时好得多。我看不出有什么理由认为今天对我们来说不是这样。所以，在我看来，所有让我夜不能寐的担忧中，人类理性理解世界的能力低下，排在很后面。
说得好。一个有趣的哲学观点，量子力学提出了，是你谈论了世界本身和我们观察到的世界之间的区别。所以，暂时停留在人类层面，我们的感知系统允许我们看到的东西与我们心智之外的世界之间的差距有多大？我有点……所以，如果不是在量子力学层面，是的，只是我们拥有的这些特定工具，即少数感官和处理这些感官的认知能力。最后这句话，拥有处理它们的认知能力，这很重要。我的意思是，我们对世界的直观理解，你不需要教人们关于引力，他们就知道苹果会从树上掉下来，这是我们很快就能弄清楚的事情。物体恒存，空间的三维性，即使我们没有数学语言来表达，我们也知道它是真的。另一方面，没有人睁开眼睛就能看到原子，或者分子，更不用说量子力学了。但是我们通过感官和认知能力的结合，达到了对原子和分子的理解。所以，将我们的认知能力添加到我们的感官中，这是一个巨大的进步。而且我认为没有一个硬性的界限。如果你相信细胞，如果你相信我们理解它们，那么就没有理由相信我们不能同样好地相信量子力学。
对你来说，物理学中最美的想法是什么？动量守恒。你能详细说明一下吗？是的。如果你是亚里士多德，当亚里士多德写他的物理学著作时，他提出了一个非常明显的观点。我们在这里录像，所以人们可以看到。如果我推这个瓶子，让我盖住这个瓶子，这样我们就不会弄得一团糟。好的。我推瓶子，它就动了。如果我停止推它，它就不动了。是的。这种情况在各地反复发生。如果你不继续推东西，它们就会停止移动。这是我们日常环境中无可争议的事实。对于亚里士多德来说，这构成了一个完整的世界观，即事物有它们的本性、目的，它们有它们想去的地方。当你推它们时，你是在把它们移离它们想去的地方，它们会回来，等等。人们花了一千年或一千五百年才说，实际上，如果不是因为耗散、空气阻力、摩擦等等，自然而然的事情就是事物会永远直线运动，以恒定的速度运动，即动量守恒。这就是为什么我认为这是物理学中最美的想法，因为它将我们从一种关于自然和目的的观点，转变为一种关于世界模式的观点。所以，当你像亚里士多德一样思考时，你需要使用“为什么会发生这种情况？它的目的是什么？原因是什么？”等等的词汇，因为你知道，自然是否想这样做。而一旦你相信动量守恒，事物就只是发生了，它们只是遵循模式。你最终得到了拉普拉斯的妖精。你给我今天的世界状态，我就可以预测它将要做什么，我也可以预测它过去在哪里。它是非个人的，也是瞬时的，它不指向任何未来的目标，它只是根据宇宙的当前状态而做它该做的事情。我认为这比经典力学或量子力学更深刻，这是现代科学得以发展的基础。你不需要自然、目的和目标，你只需要一些模式。这是我们理解宇宙运作方式的第一个时刻，我们从直观的物理空间分支到思想空间。还有你说的另一句话，很方便的是，大多数有趣的想法都是即时发生的，你不需要知道时间的历史或未来。当然，这花了很多时间才实现，对吧？我的意思是，动量守恒本身就花了数百年。就像有人说了一些有趣的事情，然后下一个有趣的事情是 150 或 200 年后才出现。他们甚至没有互相交谈，他们只是在阅读彼此的书。
也许第一个直接在外太空的真空中说出弹丸会以恒定速度运动的人是阿维森纳（Ibn Sina），大约在公元 1000 年的伊斯兰黄金时代。他不喜欢这个想法，就像家具使用薛定谔的猫来研究自由一样，你不相信吗？即使阿维森纳说，你肯定不相信真的有真空，因为如果有真正的真空，事物就可以永远运动下去，对吧？但仍然，他得到了这个想法，即存在某种冲量或动量守恒，他会称之为。这比艾萨克·牛顿的经典力学早了 500 或 600 年。所以，你知道，伽利略在这方面发挥了重要作用，但他并没有完全正确。所以，这需要很长时间才能被接受，因为它与我们的日常经验如此不同。
你认为这是一个巨大的飞跃，一个勇敢或困难的数学和科学飞跃，能够说动量是守恒的吗？是的，我认为这是人类理性运作的一个例子。即使亚里士多德也知道他的理论有问题，因为你可以发射一支箭，它会飞很远才停止。所以，如果他的理论是事物会自动停止，那是什么情况？他有一个复杂的解释，我不知道你是否听过这个故事，但箭会把前面的空气推开，空气分子会绕到箭的后面再次推动它。任何读到这个的人都会想，真的吗？这就是你所想的？但正是这种思想实验促使人们说，实际上，如果不是因为空气分子，它就会自己继续前进。这总是理论与经验之间的拉锯战，对吧？我们今天称之为理论与实验。
另一个我认为出现的问题，尤其是在量子力学中，是数学和物理学之间的区别。对你来说呢？对我来说，非常粗略地说，数学是关于所有可能世界的逻辑结构，而物理学是关于我们真实的世界。而且，当你开始谈论量子力学的解释时，它感觉就像我们真实的世界是一个灰色地带。我的意思是，我当然是在最广泛的意义上使用“世界”这个词。我认为现实是具体的。我不认为现实中存在所有可能的事情。我认为有规则，无论是薛定谔方程还是其他什么。所以，我认为存在一个所有可能世界的集合的概念，而我们生活在其中之一。我们谈论的世界可能是多重宇宙，可能是量子力学的许多世界，可能比我们日常经验的世界大得多，但它在某种意义上仍然是一个物理上连续的世界。
所以，如果你看看数学和物理学的重叠，感觉就像物理学试图通过使用数学工具来理解我们的世界，以超越我们当前理解的极限。你如何看待这个过程，比如使用数学来……你可能从直觉开始，或者你可能从数学开始，然后建立直觉，或者……但这种深入世界奥秘的探索，用数学来……
嗯，我想我会稍微换个说法。我认为我们有理论，物理世界的理论，然后我们进行外推，并问，如果我们认真对待这些理论，但远远超出我们实际测试的范围，我们会得出什么结论？另外，数学在构建物理理论时确实非常有用。尤金·维格纳曾问过数学在物理学中的“不合理的成功”。我认为这有点不对，因为任何可能发生的事情，任何物理理论，如果不是真实世界，而是一个不同的世界，你总可以用数学来描述它，只是它可能很混乱。令人惊讶的不是数学有效，而是数学如此简单易懂，你可以在一件 T 恤上写下来。我的意思是，这是惊人的。这是巨大的信息压缩，似乎在真实世界中是有效的。所以，这是我们世界的一个有趣事实，也许我们可以希望解释它，或者就把它当作一个基本事实。我不知道。但一旦你有了它，你知道，数学和物理学之间就存在着不可磨灭的关系。但从哲学上讲，我确实想将它们分开。我们外推的是什么？我们不外推数学，因为有很多错误的数学，它们不适用于我们的世界。我们外推的是我们认为最能解释我们世界的物理理论。
再次，这是一个无法回答的问题。你为什么认为我们的世界可以轻易地压缩成优美的方程？我的意思是，就像我刚才暗示的，我不知道这个问题的答案。也许有一个答案。答案会是什么样子？答案可能是，如果你证明我们的世界在某种程度上最大化了某些东西，比如物理定律的简洁性和强大性的平均值。或者，也许我们只是普通的，在所有可能的世界中，这就是世界的样子。我真的不知道。我倾向于认为不是。我倾向于认为，我们的世界的事实是具体而基础的，它们没有更进一步的解释。就像世界存在的事实本身，以及我们拥有的具体物理定律。我认为在某种程度上，我们会说“就是这样”，我们无法解释更多。我不知道我们现在是否接近这一点，但这对我来说似乎是可行的。
说到基础，你的书让我回忆起，或者让我意识到，什么是基础的，什么是涌现的。我甚至不知道现在物理学中什么才是基础的，如果还有的话。感觉一切，尤其是量子力学向我们揭示的，是我作为一个有限的人类会认为基础的许多最有趣的事情，实际上可以从更深层的定律中涌现出来。当然，我们不知道。你必须把这一点摆在桌面上。我们不知道什么才是基础的。我们确实有理由说某些事物比其他事物更基础。原子和分子比细胞和器官更基础。量子场比原子和分子更基础。我们不知道这是否会触及根本。
我认为有合理的方式来思考这个问题。如果你像描述这张桌子一样描述它，它有高度、宽度，由某种材料制成，具有一定的坚固性和重量等等。就其本身而言，这是一个非常有用的描述。还有一种完全不同的描述，这张桌子是由一堆以特定方式连接在一起的原子组成的。原子的语言比桌子的语言更全面。你可以把桌子拆开，砸碎，仍然可以把它当作原子来谈论，但你不能再把它当作桌子来谈论了。所以，我认为这种全面性，一个理论的有效域，随着理论越来越基础而变得越来越宽。
你认为牛顿如果读了你关于量子力学的最新书《深藏之物》，他会怎么说？他需要很长时间才能认为这一切都有意义。你在开头就很快地让他跟上了。是的，给他一个赞扬。那是对的。我的意思是，我很高兴地说，牛顿是有史以来最伟大的科学家。我的意思是，他业余时间研究微积分，这本身就足以让他成为最伟大的数学家。我同意这一点。但当然，你知道，这很有趣，因为牛顿在某种意义上仍然是一个前现代思想家。科尔布（Kolb），芝加哥大学的一位宇宙学家，他说，伽利略，尽管他不如牛顿，但比牛顿更现代。如果把伽利略带到现代，他需要六个月才能跟上，然后他就会在你办公室里告诉你，你最近的论文是错的。而牛顿则以一种更神秘的方式思考。你知道，他写了更多关于圣经和炼金术的东西，而不是关于物理学。但他也是最聪明的人，而且在数学上比伽利略更敏锐。所以我真的不知道。他可能，他可能只是说，给我教科书，让我一个人待几个月，然后就能跟上。但他也可能在心理上存在障碍，无法以这种方式看待世界。我真的不知道。或者，也许他会发现量子力学中有有趣的神秘解释。非常有可能。
历史上还有其他科学家或哲学家是你希望知道他们对你书的看法的吗？这是一个好问题。我的意思是，爱因斯坦是显而易见的。他也不是很久以前。我在书的结尾推测了他会怎么想。我很好奇，比如，像休谟或康德这样的老哲学家会怎么想？或者亚里士多德，他们会对现代物理学怎么看？因为在哲学中，你的偏好最终在你的最终结论中起着更大的作用，因为你不像物理学那样受数据束缚。你知道，物理学很幸运，因为只要我们试图解释我们实际在望远镜和显微镜中看到的世界，我们就无法偏离太远。但玩这个游戏是不公平的，因为我们谈论的人不知道我们知道的很多事情。你知道，我们经历了他们没有经历过的很多事情。所以，当我们让他们跟上时，他们就会变成不同的人。
那么，让我问一些基本问题。我认为这对不熟悉的人，甚至对非常熟悉的人都很有趣和有用。让我们从量子力学是什么开始。量子力学是 20 世纪初出现的物理学范式，它取代了经典力学，并且以一种我们仍在适应的奇怪方式取代了经典力学。在经典力学中，你有一个物体，它有一个位置，一个速度。如果你知道世界上每个物体的位置和速度，你就可以说出它们将要做什么。量子力学有一个方面，与此类似。有一个叫做量子态或波函数的东西，并且有一个控制量子态如何演化的方程。所以，它非常像经典力学。波函数不同，它有点像波，它是高维向量空间中的一个向量，而不是位置和速度。但好的，这是一个细节。方程是薛定谔方程，而不是牛顿定律。但好的，又是一个细节。量子力学真正变得奇怪和不同的是，在我们的教科书公式中，除了说存在一个量子态并且它随时间演化之外，还有一套全新的规则。所有这些新规则都与当你观察系统、观察它、测量它时会发生什么有关。在经典力学中，没有关于观察的规则。你只是看着它，然后看到发生了什么，就是这样。在量子力学中，我们教授它的方式是，测量或观察的行为具有某种根本性的重要性，而系统会发生戏剧性的状态变化，即使它有一个波函数。例如，原子中的电子不是在圆周轨道上运行，而是像一团云一样散布开来。当你看着它时，你没有看到那团云。当你看着它时，它看起来像一个有位置的粒子。所以，它会立即发生戏剧性的状态变化，并且这种变化的影响可以立即看到，以及电子接下来会做什么。所以，再次，我们需要小心，因为我们不同意量子力学说了什么。这就是我需要说的，比如在教科书的观点等等。但在教科书的观点中，量子力学与其他任何物理理论都不同，它赋予测量行为一个根本性的角色。
那么，也许更基本的问题是，什么是原子？什么是电子？当然，这一切都在上个世纪初的几年里汇集在一起，大约在 1900 年左右。原子当然可以追溯到古希腊，但真正首先获得原子实验证据的是 19 世纪的化学家。他们意识到，有两种不同类型的氧化锡，在这两种不同类型的氧化锡中，一种的氧含量是另一种的两倍，为什么会这样？为什么总是 1.5 倍呢？所以，道尔顿说，这是因为有锡原子和氧原子。一种氧化锡是 1 个锡原子和 1 个氧原子，另一种是 1 个锡原子和 2 个氧原子。基于此，这是猜测，一种理论，一种假设。然后，基于此，你做出其他预测，化学家很快就确信原子是真实存在的。物理学家花了更长的时间才接受。但最终他们接受了。我的意思是，相信原子的玻尔兹曼，他一生都过得很艰难，因为他在德国工作，而原子在那里并不受欢迎。它们在英国很受欢迎，但在德国不。而且，总的来说，原子的概念是，它是宇宙中最小的构成单元，就像古希腊人的想法一样。但 19 世纪的化学家们有点抢跑了。所以，如今，原子是化学元素的最小构成单元，比如氢、锡、氧、碳等等。但我们知道原子可以被进一步分解。这就是物理学家在 20 世纪初发现的，特别是卢瑟福和他的同事们。所以，我们现在想到的原子，那个卡通图，你总是看到的那个图，一个小原子核，然后电子像小太阳系一样绕着它运行。我们现在知道原子核是由质子和中子组成的。所以，原子的重量，质量几乎都在其原子核中。质子和中子大约是电子的 1800 倍重。电子要轻得多，但因为它们更轻，所以它们赋予了原子所有的生命。所以，当原子结合在一起，化学结合时，当电流流过一个系统时，都是电子在做所有工作。而你提到的量子力学就介入了，关于经典力学中的位置或速度。量子力学正在模拟电子的行为。我的意思是，你可以模拟任何东西的行为，但电子之所以有趣，是因为它是从一开始就最大的挑战。
所以，什么是波函数？你说是它是一个有趣的细节。但无论如何解释，量子力学中的波函数是什么？你知道，我们从卢瑟福那里得到了原子像小太阳系一样的想法，但人们很快就意识到这不可能正确，因为如果一个电子在圆周轨道上运行，它会发出光。房间里所有的光都来自电子上下移动和摆动，这就是电磁波。你可以计算出电子螺旋式落入原子核需要多长时间，答案是 10 的负 11 秒，大约是百分之一秒的十亿分之一。所以，这是不对的。与此同时，人们已经意识到，我们从 19 世纪就理解的光是一种波，它具有与粒子相似的性质。这是爱因斯坦和普朗克之类的人。所以，如果一个我们认为它是波的东西具有粒子般的性质，那么也许一个我们认为是粒子（电子）的东西也具有波般的性质，对吧？所以，很多人最终得出结论：不要把电子看作是一个绕着小太阳系运行的点粒子，而是把它看作一个散布开来的波。他们巧妙地给它起了个名字，叫做波函数，这是宇宙中最深刻的事物之一，但却是最愚蠢的名字。在空间中的每一点，都有一个数字，那就是电子波函数在该点的值。而且只有一个波函数。是的，他们最终弄清楚了，这花了更长时间。但是，当你有了两个电子时，你并没有一个电子的波函数和一个电子的波函数，而是有一个结合了两者功能的波函数。事实上，正如你所说，整个宇宙只有一个波函数。这就是那个美丽的舞蹈的由来。
你能解释一下什么是纠缠吗？它似乎是量子力学中最基本也是最有趣的观点之一。嗯，让我们暂时接受量子力学的教科书解释，它说的是这个波函数。所以，它在原子外面非常小，在原子里面非常大。基本上，波函数，你把它平方，你平方这个数字，它就给你在这个位置观察到系统的概率。所以，如果你说对于两个电子，只有一个波函数，而这个波函数给了你在同一时间观察到两个电子的概率。好的，所以电子可能在这里，或者在这里，在这里，在这里，而另一个电子也可能在那里。但是，我们有一个波函数设置，我们不知道会看到哪个电子，但我们知道它们都会在同一个地方被看到。所以，我们不知道会看到哪个电子，但它们之间存在纠缠。这是一种条件语句：如果我们看到一个在某个位置，那么我们就知道另一个会做某事。这是量子力学的一个特征，在经典力学中 nowhere to be found。在经典力学中，我无法说“我不知道这两个粒子中的任何一个在哪里，但如果我发现这个粒子在哪里，我就知道另一个粒子在哪里”。这种情况从来不会发生。它们是真正独立的。而且，总的来说，感觉就像，如果你把波函数看作是舞池，那么纠缠在那些跳舞最亲密的东西之间似乎最强。所以，亲近很重要。
嗯，那又是另一个需要小心的地方。因为原则上，如果你谈论两个电子的纠缠，例如，它们可以完全纠缠或完全不纠缠，无论它们在宇宙中的位置如何。纠缠量与两个电子之间的距离没有关系。但是我们现在知道，我们理解世界的最佳方式是通过量子场，而不是粒子。所以，即使是电子，不仅仅是引力或电磁力，甚至电子和夸克等等，实际上是量子场的振动。所以，即使是空的空间也充满了振动的量子场。而这些空空间中的量子场以你刚才说的方式纠缠在一起。如果它们靠近，如果它们是两个附近的振动量子场，它们将高度纠缠。如果它们很远，它们就不会纠缠。
那么，真空中的量子场是什么样的？空的空间就像……空的空间，它尽可能地空。但仍然有一个场。它只是……是的。它是什么？就像这里一样，或者空间中的这个位置？有一个引力场，我可以把它通过放下东西来分离。我看不见它，但它就在那里。所以，我们现在对纠缠有了一些了解。什么是希尔伯特空间和欧几里得空间？你知道，我认为人们很乐意一生都不知道希尔伯特空间是什么。但如果你深入研究量子力学，它就变得必要了。英语是在量子力学或各种高等数学发明之前很久就发明的。所以，我们使用“空间”这个词来表示不同的事物。当然，我们大多数人认为空间是我们生活的这个三维世界。我的意思是，有些人只是把它看作是外太空。但我们周围的空间，它给了我们事物和物体的三维位置。但数学家使用任何通用的抽象元素集合作为空间。一个可能性的空间，动量空间等等。所以，希尔伯特空间是所有可能量子波函数的空间，无论是宇宙的还是某个特定系统的。它可能是一个无限维的空间，或者它可能只是非常非常大的维度，但有限。我们不知道，因为我们不知道最终的万物理论。但这个抽象的希尔伯特空间非常非常大，与我们生活的这个三维空间没有直接联系。
希尔伯特空间中的维度意味着什么？你知道，这只是一种数学表示信息在系统状态中包含多少信息的方式。你需要给我多少数字才能确定它在做什么？在经典力学中，我通过给你三个数字来给出某个物体的位置，向上、向下、向左、向右，XYZ 坐标。但然后我可能想给出它的整个物理状态，这意味着它的位置和它的速度。速度也有三个分量。所以，它的状态存在于一个叫做相空间的东西中，它是六维的：三个位置维度，三个速度维度。然后，如果它在空间中也有一个方向，那就是另外三个维度，等等。所以，当你描述系统更多的信息时，你就拥有一个抽象的数学空间，它需要更多的数字。而这些数字中的每一个都对应于该空间中的一个维度。
那么，从信息量的角度来看，什么是熵？这个在数学和物理学中被过度使用的神秘词语，在这个上下文中有一个非常具体的含义。可悲的是，它有不止一个非常具体的含义。这就是为什么它很难，而且对不同的物理学家来说意味着不同的东西。但一种思考它的方式是衡量我们对系统状态不知道多少。所以，如果我有一瓶水分子，我知道，好的，有一定数量的水分子。我可以称重它，然后计算出它的体积，我知道它的温度、压力等等。我当然不知道每个水分子的确切位置和速度。所以，有一部分信息是我不知道的，这是系统完整状态的一部分。而这正是熵所表征的，我们不知道有多少信息。我所知道的关于系统的知识与它完整的、精确的微观状态之间的区别。所以，当我们试图描述一个量子力学系统时，它是无限的还是有限的，但非常大？这取决于系统。你知道，很容易在数学上写下一个系统，它可能具有无限的熵，一个无限维的希尔伯特空间。所以，让我们稍微回顾一下。我们说希尔伯特空间是量子波函数存在的空间。对于不同的系统，它的大小会不同，可能是无限的或有限的。所以，这是数字的数量，你可以提供给我的关于系统的信息量。所以，希尔伯特空间越大，该系统的熵就越大，这取决于我了解多少。如果我一无所知，那么它就具有巨大的熵，但最多只能达到其希尔伯特空间的大小。所以，我们不知道在真实的物理世界中，这个包含水瓶的空间区域是否可能具有无限的熵，还是仅仅是有限的熵。我们有不同的论点，站在不同的立场。
所以，如果它是无限的，你如何看待无限？这是你的认知能力能够处理的东西，还是仅仅是一个数学工具？它介于两者之间。我的意思是，我们可以谈论它，我们可以使用数学工具非常准确地处理无限。我们可以定义我们想要的意思。你知道，对于任何数字 n，都存在一个比它更大的数字。所以，没有最大的数字。所以，有一个叫做所有数字的总数，它是无限的。但很难理解它。我认为这让人们停下来，因为我们谈论无限就像它是一个数字，但它有很多性质是实数所没有的。你知道，如果你把无限乘以 2，你仍然得到无限。这与我们习惯的有点不同。
但是，你是否接受这样一个想法，即在思考真实世界是什么时，无限可能成为那个世界的一部分？你是否对一个世界在某个维度上，以某种方式，对很多事情感到舒适？我的意思是，我不想让我舒适的程度影响我对世界的看法。我的意思是，我对世界在根本层面上可能是什么持开放态度。但是，无限是一个棘手的问题。它几乎不是一个舒适的问题，而是一个问题，它是否过度延伸了我们的直觉？也许它是一个方便的工具，就像你在方程中添加一个常数，只是因为它有助于它一样。感觉至少能够想象一个概念是有用的，而不是直接地，而是以某种方式，这感觉就像是对真实世界的描述。
这样想吧。只有三个简单的数字：零、一和无限。像 318 这样的数字，它很奇怪，你需要很多位来告诉我那个数字。但是零和一，无限。一旦你有 300 件东西，你就可以拥有无限件东西。否则，你就得说什么时候停止制作东西。所以，在某种意义上，无限是一个非常自然的数字。我从来没有对它感到舒适，因为它太不可思议了。但它太好了，以至于不真实。因为在数学中，它只是让事情变得顺利。当事情变得非常大，接近无限时，事情似乎都进行得很顺利。这有点像，因为我最深的激情可能是心理学，我对平均值感到不适，非常非常的美丽，我们变化了很多，在平均值中就丢失了。同样，无限似乎是一种方便的方式来抹去细节。但是关于无限，它似乎无论我们喜欢与否都会出现。就像，你试图成为一名计算机科学家，你问自己，这个程序需要多长时间才能运行？然后你意识到，对某些程序来说，答案是无限长。不是因为你试图得到它。你写了一个五行的计算机程序，它不停止。
回到量子力学的教科书定义，这个想法，我认为我们没有谈论过，这是最有趣的哲学观点之一。我们在人类层面谈论过，但在物理学层面，至少在量子力学的教科书定义中，它区分了观察到的和真实的。一，这让你感觉如何？二，那么观察某物意味着什么？为什么它与真实的事物不同？我的个人感觉是，测量和观察者之类的事情不会在物理学的基本定律中扮演根本性的角色。但我之所以这样感觉，是因为到目前为止，所有证据都指向这一点。我可能错了。而且，当然，有一种感觉，如果某种观察或精神思考以某种方式在现实的本质中扮演根本性角色，那将是极其酷的。但我认为不是。我没有看到任何证据。所以，我不会花很多时间担心这种可能性。
那么，你如何处理量子力学的教科书定义中，测量或观察事物似乎起着重要作用的事实呢？你提出了更好的量子力学解释。有几种替代方案。我最喜欢的是多世界诠释，它说了两件事。第一，你，观察者，就像其他任何系统一样，只是一个量子系统。你没有什么特别的，别太自以为是了。你只是一堆原子，你有一个波函数，你像其他一切一样遵循薛定谔方程。第二，当你认为你在测量或观察某物时，真正发生的是你与那个东西纠缠在一起。所以，当你认为有一个波函数时……
电子，它弥漫开来，但你看着它，却只在某个地方看到它。真正发生的是，仍然有波函数，电子存在于所有这些位置，但现在它以如下方式与你的波函数纠缠在一起：波函数的一部分说电子在这里，而你认为你看到了它在那里；电子在那里，而你认为你看到了它在那里；电子在那里，而你认为你看到了它在那里，等等。因此，波函数的所有这些不同部分一旦产生，就再也不会相互交流，它们不再相互作用或影响。这就像它们是独立的世界。
这就是休·埃弗雷特三世的发明，他曾是普林斯顿大学 1950 年代的一名研究生。他说，基本上，你不需要所有这些关于观察事物的额外规则，只需听听薛定谔方程告诉你什么。它告诉你，你有一个波函数，你与之纠缠，而你不同的版本不再相互交流。所以，接受它吧，这更像是心理治疗。你知道，他说，没关系，你知道，你不需要所有这些额外的规则，你只需要相信薛定谔方程。代价是那里有一大堆额外的世界。
那么，世界是如何被创造的呢？无论是否有观察者，当一个处于叠加态的量子系统与外部世界纠缠时，世界就会被创造出来。什么是外部世界？这取决于。让我们退一步，是的，无论如何，他的理论实际上说的是，宇宙有一个波函数，并且一直在根据薛定谔方程演化。就是这样，这就是完整的理论。
好的，所有工作的核心问题是，你如何将这个理论映射到现实，映射到我们观察到的东西？所以，一部分是将波函数分割成这些独立的世界，说，看，看，它描述了很多不相互作用的事物，我们称它们为独立的世界。另一部分是区分系统及其环境，而环境基本上是所有自由度，所有正在发生的事情，你没有跟踪。所以，再次以瓶装水为例，我可能会跟踪水的总量和体积，但我不会跟踪个体的位置和速度，我不会跟踪这个房间里所有的光子或空气分子。那就是外部世界。外部世界是你没有跟踪的宇宙的所有部分，当你询问其子系统行为时。
那么有多少个世界呢？你想知道吗？可能有一个无限的数量，也可能只有一个有限的数量，但无论哪种方式，它都是一个非常非常大的数字。有人问，如果它是有限的，那么实际上我不确定你用来推导这个的逻辑，但是，你知道，是否会有一个重叠的重复世界让你回到那里？所以你提到过，如果你能详细说明一下，你认为有可能存在某种平衡，这些分裂的世界会达到这种平衡，然后也许随着时间的推移，也许与熵有关，你会得到大量的世界，它们彼此非常相似。
是的，这个关于希尔伯特空间是有限的还是无限维的问题，实际上与引力和宇宙学秘密地联系在一起。这是我们现在仍在努力理解的部分。但我们在 1998 年发现，我们的宇宙正在加速膨胀，如果这种情况继续下去，我们认为很可能会继续，但我们不确定。但如果继续下去，这意味着我们周围有一个视界，因为宇宙不仅在膨胀，而且在以越来越快的速度膨胀，事物会离我们越来越远，以至于从我们的角度来看，它们似乎以比光速更快的速度远离我们。你将永远再也看不到它们了。所以，我们周围真的有一个视界，这个视界会接近一个固定的距离。然后你可以争辩说，在这个视界内，可能发生的事情只有有限的数量。有限维度的希尔伯特空间。事实上，我们甚至猜测它的维度是多少：10 的 10 次方再 122 次方。这是一个非常大的数字。是的，只是为了比较，宇宙的年龄大约是 10 的 14 次方秒，可能是 10 的 17 或 18 次方秒。宇宙中的粒子数量是 10 的 88 次方，但希尔伯特空间的维度是 10 的 10 次方再 122 次方。所以，如果那个故事是真的，那么在我们可观测的视界内只有一个有限维度的希尔伯特空间，那么这个波函数分裂成多个不同独立分支的宇宙的想法就必须达到一个极限。一旦你分裂了那么多次，你就没有希尔伯特空间中的空间了。粗略地说，这对应于宇宙的膨胀、清空、冷却，并进入一个永远是真空的阶段。
分裂和复制之间有什么区别？你认为，从很多方面来说，这是一种解释，它帮助我们模拟世界，所以也许不应该从哲学或形而上学的角度来看待，但即使在物理学层面，你认为复制世界和分裂世界之间有什么区别吗？我认为在量子力学中，在多世界解释中，最好认为宇宙分裂而不是复制新世界，因为否则人们会担心能量守恒等问题。没有人理解量子力学的人会担心能量守恒，因为方程非常清楚。但如果你只知道有人告诉你宇宙会复制，那么你就有理由担心所有这些能量从何而来。所以，一个预先存在的宇宙分裂成两个更“瘦”的宇宙，这是更好的思考方式。在数学上，这就像，你知道，如果你画一个 x 和 y 轴，然后画一个长度为 1 的向量，以 45 度角。你知道，你可以将这个长度为 1 的向量写成两个指向 x 和 y 方向的长度为 1 除以根号 2 的向量之和。好的，所以我把一个箭头写成两个箭头的和，但箭头数量守恒，对吧？就像现在有两个箭头，但长度相同。我只是用不同的方式描述它。这正是宇宙分支时发生的情况。宇宙的波函数是一个大向量。
所以，对于那些提出“这是否违反了能量守恒”问题的人，你能进一步阐述吗？是的，让我们非常非常清楚。关于多世界是否违反能量守恒，毫无疑问，它没有。太棒了，我明确地说，因为还有其他问题，我认为也有答案，但它们是合法的问题，比如，概率从何而来等等。能量守恒问题，我们知道答案，答案是能量是守恒的。所有的努力都集中在如何最好地将方程明确无误地说出的内容翻译成通俗易懂的英语。所以，这个宇宙具有厚度，然后它分裂成更薄的部分，但宇宙的总量随着时间是守恒的，这是将英语词汇应用于底层数学的一种相当不错的方式。
我最喜欢多世界解释的一点是，我喜欢科学中有一些有争议的东西，出于某种原因，它让人们兴奋，而不是生气。你为什么认为它是一个有争议的想法？嗯，它实际上是思考量子力学最清晰的方式之一。那么，你为什么认为有些人会感到不适呢？在我的书中，我区分了物理理论中两种不同的简洁性。一种是理论本身的简洁性，即我们根据理论本身如何描述正在发生的事情。但是，你知道，一个理论只是某种抽象的数学形式，你必须以某种方式将其映射到世界。有时，就像牛顿物理学一样，它很明显，比如，这是一个瓶子，它有一个质心等等。有时，对于广义相对论，时空曲率来说，它有点难理解。量子力学很难将你正在谈论的语言，即波函数等，映射到现实。而多世界是量子力学中，将底层形式映射到现实最困难的版本。这就是简洁性缺失的地方，不在理论中，而在我们如何使用理论来映射现实。事实上，所有关于阐述多世界量子力学的工作都是为了将它映射到我们所看到的世界。所以，感到困扰是完全合理的，就像，好吧，那离我的经验太远了。因此，我本质上对此持怀疑态度。当然，如果没有其他选择，并且这个理论一直有效，那么你最终应该克服你的怀疑。但现在有替代方案，而且人们正在努力制造本质上更接近我们直接观察到的替代方案。
你能描述一下替代方案吗？我认为我们还没有触及它。所以，哥本哈根解释和多世界解释。也许多世界解释的努力和多世界解释本身之间存在差异，多世界解释现在已经发展起来等等。总的来说，有希望的竞争者有哪些？我们现在有民主辩论，舞台上有许多候选人，或者说候选人家族。舞台上的量子力学候选人有哪些？所以，如果你有一场量子力学竞争者之间的辩论，会有十二个人上台，但仍然只有三个领跑者。而现在，领跑者将是埃弗雷特。隐变量理论是另一个。所以，隐变量理论说，波函数是真实的，但除了波函数之外还有别的东西。波函数不是一切，它是现实的一部分，但不是全部。还有什么？我们不知道。但在理论的最简单版本中，有粒子。所以，多世界说，量子系统有时是类波的，有时是类粒子的，因为它们确实是波，但在某些观察情况下，它们看起来像粒子。而隐变量说，它们看起来像波和粒子，因为动力学中同时涉及波和粒子。如果你的粒子只是非相对论性的牛顿粒子在运动，它们被波函数推来推去，这很容易做到。但当你考虑量子场论或量子引力时，它会变得困难得多。另一个重要的竞争者是自发坍缩理论。所以在传统的教科书解释中，我们说当你观察一个量子系统时，它的波函数会坍缩，你会在一个地方看到它。自发坍缩理论说，每个粒子每秒都有机会使其波函数自发坍缩。对于一个典型粒子来说，这个机会非常小，需要数亿年才能发生一次。但在桌子或某个宏观物体中，有超过一亿个粒子，它们都相互纠缠。所以，当其中一个坍缩时，它会把其他所有东西都带进来。这个理论有一个细微的变化，那就是诱导坍缩理论，比如罗杰·彭罗斯认为，当波函数两部分之间的引力差变得太大时，波函数会自动坍缩。所以，在我看来，这些是三个主要的替代方案：多世界，它只是说有一个波函数，并且一直在根据薛定谔方程进行基准测试。隐变量，有一个波函数，并且一直在根据薛定谔方程进行基准测试，但还有新的变量。或者坍缩理论，波函数有时遵循薛定谔方程，有时会坍缩。所以，你可以看到，替代方案比多世界解释在形式上更复杂，但它们更接近我们的经验。
所以，这个坍缩的瞬间，你认为它是，波函数本质上是世界的概率描述，而它的坍缩将世界的那一部分还原为确定性的东西，或者再次，你现在可以用这个简单的经典模型来描述位置和速度？嗯，坍缩有一个难题。还有一个第四类，第四个竞争者。量子力学解释中有一个梅奥皮特，称为认识论解释。他们说，波函数只是一个用来为实验结果做出预测的方式。它并没有真正映射到现实的某个元素。事实上，两个人可能对同一个物理系统有不同的波函数，因为他们知道关于它的信息不同。波函数只是一个预测机制。那么，这些认识论解释的问题是，如果你说，好吧，但它预测的是什么？我们在这里只是告诉你观察结果会是什么。但另一种解释是，波函数是真实的。是的，没错。所以，这是一个本体论解释，本体论是研究什么是真实的，什么存在的，而不是认识论解释，认识论是研究我们知道什么。
现在，我真的很想在舞台上看到那场辩论。几年前，世界科学节上有一场辩论，你可以在网上找到。我需要。是的，就是这样。好的，太棒了。我会链接并观看。任何人。我赢了。没有投票。布莱恩·格林是主持人，大卫·阿尔伯特支持自发坍缩，雪莉·戈德斯坦支持隐变量，鲁迪格·肖克支持认识论方法。
你为什么认为多世界解释如此引人注目？有两个原因。一个是我说过的，它是最简洁的，它是最基本、最朴素、最纯粹的量子力学版本。而我是一个非常愿意花大量精力将形式映射到现实的人。我不太愿意使形式本身复杂化。另一个主要原因是，现代物理学中有量子场、量子引力、全息术以及时空做事情等等。当你采用其他版本的量子理论时，它们会带来经典的包袱。所有其他版本的量子力学都偏爱或优先考虑某种形式的经典现实，比如空间中的位置。我认为这是理解万有理论和理解量子引力以及时空出现的障碍。每当你将理论从“这里有一个谐振子”改变为“这里有一个自旋”或“这里有一个电磁场”时，在隐变量理论或动力学坍缩理论中，你必须从头开始。这个理论的隐变量是什么？或者这个坍缩如何进行，等等。而多世界是即插即用的。你告诉我理论，我就可以给你多世界的版本。所以，当我们遇到像引力和时空这样的情况，经典描述似乎以一种戏剧性的方式崩溃时，我认为你应该从你拥有的最量子的理论开始，那就是多世界。所以，从量子理论开始，然后尝试构建一个时空模型，时空的出现。
好的，我以为时空是基础的。我知道。所以，爱因斯坦的梦想，每个人都有的梦想，关于万有理论。那么，我们如何从多世界、从量子力学构建一个时空模型，一个引力模型呢？是的，嗯，让我先快速提一下为什么我们认为这是必要的。我们已经有了爱因斯坦留给我们的引力形式一百多年了，比如 1915 年或 1916 年，他给出了广义相对论的最终形式。所以，引力是时空的曲率，并且有一个弥漫整个宇宙的场，告诉我们时空有多弯曲。这是一个根本上经典的，完全经典的。没错。但我们也有一个算法，可以将经典理论进行量子化。这就是我们得到量子电动力学的原因。这可能很棘手。我的意思是，你认为你在量子化某物，这意味着采用一个经典理论并将其提升为量子力学理论。但你可能会遇到问题。例如，他们用电磁学遇到了问题，即某些量是无穷大，而你讨厌无穷大。所以，费曼、朝永和施温格获得了诺贝尔奖，他们教会了我们如何处理无穷大。然后肯·威尔逊又获得了一个诺贝尔奖，他说你不应该担心那些无穷大。但仍然，人们总是认为，这就是你如何创造一个好的量子理论的方法：你从经典理论开始，然后量子化它。所以，如果我们有一个经典理论，广义相对论，我们可以量子化它，或者我们可以尝试量子化它。但我们遇到的引力问题比电磁学遇到的问题更大。到目前为止，这些问题是，我们还没有通过从经典广义相对论开始并量子化它来获得成功的量子引力理论。而且有证据表明，原因很充分，无论量子引力理论是什么，它都不是一个场论，它包含一些我们不理解的奇怪的非局部特征。我们从黑洞、霍金辐射和信息守恒以及我在书中讨论的许多其他想法中获得了这个想法。所以，如果那是真的，如果基本理论甚至不是像普通量子场论那样的局域的，那么我们就不知道从哪里开始量子化一个经典前身。所以，至少对我来说，下一个显而易见的合理的事情是说，好吧，让我们从内在的量子开始，然后倒推，看看是否能找到一个经典极限。
所以，局域性的想法，局域性不是我们存在的本质，这在某种意义上，我认为，模拟一切作为场是有意义的。近距离的东西相互作用，远距离的东西不相互作用。那么，什么是局域性？为什么它不是基础的？它怎么可能呢？是的，局域性就是艾萨克·牛顿在对话开始时担心的那个问题的答案，对吧？我的意思是，地球如何知道太阳的引力场呢？当拉普拉斯和爱因斯坦等人给出的答案是，中间有一个场，而场的运作方式是，空间这一点发生的事情只直接取决于它旁边发生的事情。但那些点发生的事情取决于它们旁边发生的事情。你可以通过只进行局域相互作用来建立跨越空间的引力。这就是局域性。这里发生的事情只受它旁边发生的事情影响。那就是局域性。局域性的想法被内置到每个场论中，包括作为经典理论的广义相对论。当我们谈论黑洞时，它似乎会失效。你知道，霍金在 20 世纪 70 年代告诉我们，黑洞会辐射，它们会散发出来，最终会蒸发掉。它们不是完全黑的，一旦我们考虑量子力学。我们认为，我们不确定，但我们大多数人认为，如果你用某些东西制造一个黑洞，那么就像拉普拉斯的恶魔告诉我们的那样，你应该能够预测那个黑洞会变成什么，如果它只是遵循薛定谔方程。如果那是真的，那么就有充分的理由认为，在保持局域性的同时，这种情况不可能发生。只是信息似乎以一种有趣的方式非局域地传播。人们谈论全息术，你也在你的播客上和伦纳德·萨斯坎德谈论过。是的，我有一个播客。我甚至没提过。我太糟糕了。不，我也会问你关于那个问题。我一直在不停地谈论它。这是我最喜欢的科学播客。或者不是，这是一个著名的科学播客。这是一个科学家做的。绝对是的。是的，总之，全息术是这个想法，当你有一个黑洞时，黑洞是一个区域，在其中引力如此之强以至于你无法逃脱。黑洞有一个奇怪的特征，再次，这是一个完全的思维实验特征，因为我们还没有探测过任何黑洞。但有一种思考黑洞内部发生的事情的方式，从一个坠入的观察者来看，实际上相当正常，直到你到达奇点并死亡，一切看起来都很正常。但从外部观察者的角度来看，似乎所有落入的信息实际上是以一种非局域的方式散布在视界上。这很令人困惑，而且很多。所以，全息术，因为那是一个二维表面，它包含了里面所有的三维事物，对吧？仍然在处理这个问题，仍然在试图弄清楚如何到达那里。但它表明，当我们量子化引力时，我们需要更精细地思考。因为你可以通过观察二维投影来描述三维空间中发生的一切，这意味着局域性不，它不是必需的。嗯，这意味着它只是一个很好的近似，而不是真正发生的事情。我们应该如何看待它？应该被解放。你知道，空间只是一个很好的近似。一旦你开始量子化引力，这总是会发生的。所以，我们才刚刚开始面对量子化引力的戏剧性影响。量子力学在黑洞中还会发生其他奇怪的事情吗？我认为量子力学没有发生什么奇怪的事情。时空发生了奇怪的事情。我的意思是，这就是它的本质。量子力学仍然只是量子力学，但我们对时空的普通概念并不真正适用。有一个与全息术相伴的原理叫做互补性，它说没有唯一的方式来描述黑洞内部发生的事情。不同的观察者会有不同的描述，两者都是准确的，但听起来完全不兼容。所以，这取决于你如何看待它。你知道，这个语境下的互补性是从尼尔斯·玻尔那里借来的，他指出你可以测量位置，也可以测量动量，你不能同时测量两者。
关于多世界，有几个问题。多世界如何帮助我们理解我们特定的现实分支？好的，那很好，一切都在分裂，我们只是沿着其中一个分支前进。那么，它如何帮助我们理解我们这个独特的分支呢？是的，这是一个很好的问题，但关键是，我们发明多世界并不是因为我们认为拥有大量世界很酷，我们发明它是为了解释我们在这里观察到的东西，以及我们在这里观察到的波函数坍缩。我们确实有一个情况，电子似乎是分散的，但当我们看它时，我们没有看到它分散，我们看到它位于某个地方。这就是量子力学的测量问题，我们必须面对它。所以，多世界只是对这个问题的提议解决方案。答案是，什么特别的事情都没有发生，它仍然只是薛定谔方程，但你有一个波函数。这与隐变量、动力学坍缩理论或其他任何理论的答案不同。所以，多世界解释的全部目的是解释我们观察到的东西，但它试图解释我们已经观察到的东西。它并不是试图与我们观察到的不同，因为那将是量子力学以外的东西。但是，你知道，存在我们没有观察到的世界，它们不断分支 off 的想法，这确实是，你知道，它激发了想象力。
那么，有可能从你提到的分支是独立的，是的，从一个分支跳到另一个分支吗？不，这是不可能的。物理限制。理论说这是不可能的。另一个世界已经有一个你的副本了，别担心。是的，把它们放在一边。不，但是有一种“害怕错过”的恐惧。是的，我感觉我立刻就开始想，那个副本是否比我更开心。嗯，多世界解释的缺点是你错过了巨大的东西，而那将永远是这样的。我的意思是，有一种接受的阶段。是的，就倒带而言，你认为我们可以将系统倒回到某个地方？多世界解释的好处是，它真正强调了一个分支的确定性，感觉它可以回到很久以前。你认为这是可以完美地倒带回去的吗？你知道，如果你在一个高级法国餐厅，有漂亮的白色亚麻桌布，你有一杯波尔多葡萄酒，你不小心打翻了它，葡萄酒洒在了桌布上。如果世界是经典的，好吧，如果你只是把酒杯拿起来，你可能会幸运地让每一滴酒都回到杯子里。但猜猜怎么着？在现实世界中不会发生。而量子波函数也是一样的。原则上，如果你从对整个宇宙波函数的完美了解开始，就可以倒带一切。但在实践中，这永远不会发生。所以，时间旅行不可能。不，至少量子力学说不。
那么，记忆呢？宇宙有自己的记忆吗？我们可以，不是时间旅行，而是回溯到过去，做一点重播？在量子力学中，这与经典力学完全相同。所以，无论你对它说什么，物理学的基本定律，无论是多世界量子力学还是牛顿物理学，都守恒信息。所以，如果你现在拥有关于世界量子态的所有信息，你就像拉普拉斯的恶魔一样，在你的知识和计算能力方面，你可以倒转时钟。但我们都不是。你知道，所以实际上你永远做不到。你可以一遍又一遍地进行实验，从相同的小系统初始条件开始，但一旦涉及到大量的粒子，阿伏伽德罗数，比细胞还大，就没有机会了。
我们上次谈论了时间之箭。在多世界解释中，有一个隐含的时间之箭，对吧？所以，你谈到了与热力学第二定律有关的时间之箭。那是涌现的还是基础的？我们不知道。不，它是涌现的。每个人都同意吗？嗯，不是每个人。所以，那个时间之箭与多世界解释所暗示的时间之箭不同吗？实际上没有。在这两种情况下，你都有完全可逆的物理基本定律。如果你给我一个时刻的宇宙状态，我可以让时钟向前或向后运行。在最基本的层面上，物理定律中没有时间之箭。但我们有特殊的初始条件，140 亿年前，在大爆炸附近。在热力学中，这些特殊的初始条件是，事物处于低熵状态，并且熵一直在增加，使宇宙变得更加混乱和无序。这就是时间之箭。在量子力学中，这些特殊的初始条件是，只有一个波函数分支，宇宙一直在不断分支。
那么，如果时间是涌现的，那么我们的认知能力似乎喜欢将涌现的事物视为基础。所以，时间序列是涌现的，局域性也是涌现的吗？是的。好的。但我没有说时间是涌现的，我说时间之箭是涌现的。它们是不同的。时间之箭和时间有什么区别？你用时间之箭来简单地表示，它等同于热力学第二定律吗？不，时间之箭是过去和未来之间的区别。所以，好吧，有空间，但没有空间之箭。你感觉不到空间有方向性，对吧？你可以在热力学平衡中生活，没有时间之箭，但仍然有时间。现在和未来之间仍然有区别。也好的。所以，如果什么都不变，仍然有时间。事物甚至可以改变，比如，如果整个宇宙是由地球围绕太阳运行组成的。它只会绕着圆圈或椭圆运行，对吧？不是所有东西都会改变，但熵不会增加。没有方向。如果你拍了一部那样的电影，我倒着播放给你看，你永远不会知道。所以，时间之箭理论上可以短暂地指向另一个方向。它不是一个很好的方向。我的意思是，宏观世界的时间之箭如此强大，以至于不可能倒退。当你深入到只有三四个运动部件的微小系统时，熵就会上下波动。
空间作为一种涌现现象意味着什么？这意味着对世界的根本描述不包含“空间”这个词。它可能是希尔伯特空间中的一个向量，对吧？你必须说，为什么有一个很好的近似描述，它涉及三维空间和其中的事物？所以，时间和空间是涌现的。我们一开始就提到了，但你能详细说明一下吗？你认为在我们的宇宙中，什么才是基础？波函数生活在希尔伯特空间中。波函数和希尔伯特空间。我们无法真正地用智力理解或可视化它。我们无法可视化它，但我们可以很容易地用智力理解它。比如，你怎么想？它是一个 10 的 10 次方再 122 次方维向量空间中的向量。它是一个复数单位范数向量，根据薛定谔方程演化。明白了。当你这样说的时候，有什么难的呢？是的。
量子计算机，有一些令人兴奋的，实际上是很多令人兴奋的，人们认为它将允许我们模拟量子力学系统。关于我们一直在谈论的量子力学，你认为我们可以通过量子模拟回答哪些问题？我认为有一些非常迷人的前沿，你可以用量子计算机来做，包括实际的事情，比如密码学、金钱、隐私、窃听、分类，模拟量子系统。所以，这是一个更广泛的问题，甚至可能超出量子计算机的范畴。我们一直在谈论的一些理论，你的希望是什么？什么最有希望来检验这些理论？我们可以进行哪些实验，无论是模拟还是在物理世界中，能够验证、证伪或扩展这些理论？我认为，对于这个问题有两个部分。一个是多世界解释，另一个是时空涌现。对于多世界解释，你知道，正在进行实验来测试波函数是否会自发坍缩。如果它们确实坍缩了，那么这就排除了多世界解释，它将被证伪。如果存在隐变量呢？有一个定理似乎表明，预测将总是与多世界解释相同。我对这个定理有点怀疑，我还没有完全内化它，还没有让它成为我世界观的一部分。所以，这个定理可能存在漏洞，我不确定。我的一部分认为，如果存在隐变量，应该有不同的实验预测。但我不太确定。否则，它就是一直以来的量子力学。所以，科学新闻界有一个小行业，写一些激动人心的文章，说“量子力学比以往任何时候都更令人惊讶”，而实际上，这是我们自 1926 年以来一直在做的相同的量子力学。而对于涌现时空的东西，我们对理论的了解要少得多。它处于一个非常初级的阶段。我们甚至还没有一个安全写下来、受人尊敬、诚实的理论。所以，很可能有一些实验预测，我们只是还不知道。这是我们正在努力解决的问题之一。在时空涌现之前，你需要非常大的东西。好吧，或者非常快的东西，或者非常能量的东西。我们不知道。这就是问题所在。所以，可能会有违反光速的情况。如果你有一个时空版本，它不是比光速更快，但不同波长的光的传播速度可能不同。这将是对我们所知的物理学的惊人违反。但它可能是可能的，也可能不是。我的意思是，这不是一个绝对的预测，这就是问题所在。理论还没有发展到可以说的程度。
量子力学能教会我们关于人性或人类思想的东西吗？你认为关于意识和这些话题，它当然被过度使用了，正如你指出的，除了量子力学之外，“量子”这个词被用于一切。但更严肃地说，有什么东西能深入到人类层面，帮助我们理解我们的思想吗？简短的回答是，不太可能。你知道，思想相当经典。我不认为，我们不确定，但我不认为像纠缠这样的现象对人类思想或意识至关重要。
你提到过，我认为在对话的早期，你说观察者以某种方式成为基本部分，虽然不太可能，但如果真是这样，那将是不可思议的。所以，观察者，不是浪漫化这个概念，似乎与意识的想法联系在一起。所以，如果意识是泛心论者所相信的，是宇宙的基础，那有可能吗？那是什么？我的意思是，每个可能，乔·罗根喜欢说，完全有可能。但是，好吧，它在疯狂的谱系上有多高？从统计学上讲，你多久会考虑一次意识是基础的，或者观察者是基础的可能性？我个人根本不考虑。有些人会。我是一个彻底的物理主义者。我不认为有任何独立的精神状态或精神属性。我认为它们都是涌现的，就像时空一样。而且，你知道，时空本身就足够难理解了。所以，我们还没有理解意识，这并不奇怪。
正如我们提到的，你有一个很棒的播客，叫做 Mindscape。正如我所说，它是我最喜欢的播客之一，无论是你对物理学的解释，很多人都喜欢，还是当你涉足你专业领域之外的事情时。这是一个非常聪明的人在探索，甚至像道德这样的问题。这非常有趣。我认为你有一个独播集等等。有很多非常有趣的对话。你有什么令人惊叹的对话，能让你回忆起来？你从中学到了什么？有什么改变了你的想法，或者只是启发了你？或者整个对话的经历，有什么让你印象深刻的？这是一个不公平的问题，完全不公平。好吧，没关系。你知道，我经常觉得，我做的关于物理学和相关科学，甚至哲学的东西，就像，我知道这些东西，我正在帮助人们了解它们。但我从那些与物理学或哲学无关的东西中学到的更多。所以，和温顿·马萨利斯谈论爵士乐，和一位葡萄酒大师谈论葡萄酒，和威尔·威尔金森谈论党派两极分化和城乡差距，和心理学家卡罗尔·塔瓦雷斯谈论认知失调以及它们如何运作。斯科特·德里克森，他是《奇异博士》的导演，我和他进行了一次精彩的对话，我们回顾了制作一部大片超级英雄电影的力学。他也不是一个自然主义者，他是一个福音派基督徒。所以，我们谈论了现实的本质。我想再进行几次与受过高等教育的信徒的讨论，他们非常了解神学，但我还没有安排好。
我很想听听。你对涉足宗教问题有多舒服？我完全舒服。你知道，我和艾伦·莱特曼谈过，他也是一个无神论者，但他试图为无神论者挽救精神层面。我还和亚历克斯·罗森伯格等非常直言不讳的无神论者谈过。我需要和一些信徒谈谈。你通过所有这些对话改变了什么？你知道，部分动机是我有一大堆没读过的书，我找不到时间去读它们。我想，如果我采访了他们的作者，这会迫使我去读它们。顺便说一句，这完全奏效了。现在我恼火的是人们写了这么长的书。我认为我仍然在学习如何成为一个好的采访者。我认为这是一项技能，我认为我提出了好问题，但你知道，还有一种互动，我认为我可以在这方面做得更好。我想提供一些东西到对话中，但不要太多。我进行过一些我几乎没怎么说话的对话，也进行过一些我说话占一半时间的对话。我认为两者之间有一个快乐的中间地带。所以，我认为我记得听过，不提名字，你的一些对话，我希望你多一些不同意见。作为听众，有时更有趣。嗯，这是一个很好的问题，因为我的每个人对它的态度都不同。有些人真的在那里是为了表达他们的观点，而客人应该做出相应的回应。我想让我的观点被记录下来，但当我和大卫·查尔默斯这样的人交谈时，我不同意他的很多观点，我不想纠缠于此。我想说，这是我不同意你的原因，但你知道，我们在这里听你讲。我每周都有一个播客，你每周只有一个播客。所以，我有一个播客，菲利普·高尔夫，他是一个更坚定的泛心论者。在那里，我们真的深入探讨了。我认为我在那个节目中可能比在任何其他播客嘉宾那里都更不同意他，但那是他想要的，所以效果很好。是的，那种辩论结构做得好的话就很美。当你能感觉到意图是你对这个人有基本的尊重时。而这，不知何故，听起来很有趣，当两个非常聪明的人只是争论，有时甚至有点失去理智时，如果我可以说的话。
有一条细线，因为我一点兴趣都没有，我的意思是，也许你暗示了这一点，我一点兴趣都没有请来我完全不尊重的人。我不断收到请求，比如，请来一个地平说者，然后好好嘲笑他们，或者一个创造论者。我一点兴趣都没有。我很乐意请来一个信徒，但我想要一个聪明的人，一个能真诚交谈的人，而不是一个骗子或疯子。所以，我只会乐意请来我不同意的人，但只请那些我认为听众可以学到一些有趣东西的人。
那么，让我问一下，骗子的想法是一个有趣的想法。你可能比我更了解这个话题。有些人争论，比如，进化的各个方面，试图说进化，我们目前的进化理论，有很多漏洞，有很多缺陷。他们认为，比如，寒武纪大爆发，物种多样性巨大增加，在目前的进化描述下是不合理的。如果你要和这样的人交谈，你怎么知道他们是跳出框框思考的人，还是根本不科学的人，甚至接近骗子？这是一个很好的问题。你知道，你离我的专业领域越远，我就越难真正判断这些事情。而且，是的，我没有一个令人满意的答案。因为我认为你举的例子，一个人，你知道，相信自然选择的基本结构，但认为，你知道，这个特定的东西无法用我们目前对达尔文主义的理解来解释。这是一个完美的边缘案例，很难说。我必须，我必须和一些我尊敬的人，他们也知道事情的人交谈。而且，你知道，考虑到我是一个物理学家，我知道物理学家有时会过于轻视另类观点。我必须考虑到生物学家也可能过于轻视另类观点。所以，是的，那是一个棘手的问题。
你有没有受到过批评？是的，一直都有。我的意思是，这很有趣，因为我试图非常努力地不连续几次谈论同一个话题。我确实有过两次关于气候变化的节目，但它们是从非常不同的角度。我喜欢混合搭配。这就是我正在进行的整个谜题。我玩得很开心。每次我做一个节目，有人都会说，哦，你应该请来的那个人来谈论这个话题是这个人。嗯，我没有，但我现在想这样做。
我希望你继续这样做。你激励了数百万人。你的书，你的播客。肖恩，能和你交谈真是荣幸。非常感谢。非常感谢。