The Smallest Ideas in the Universe with Sean Carroll
46:26 Share

在学校学习一门外语总是很困难。教室里有很多干扰，从课本上学东西，嗯，事情就是不会发生。然而，罗塞塔石碑是最值得信赖的语言学习程序。它可以在台式机上使用，也可以作为手机或平板电脑上的应用程序使用，如果您总是四处走动，这再完美不过了。30 年来值得信赖的专家，拥有数百万用户和 25 种语言。

罗塞塔石碑以其直观的过程让您沉浸其中。您可以自然地学习任何语言，首先是单词，然后是短语，然后是句子。如果您出国旅行，那就是新的语言和新的文化。

但是，您可以使用像 Rosetta Stone 的终身会员这样的工具来打破这些沟通障碍，更深入地沉浸在新文化中。不要推迟学习那种语言。现在开始学习没有比现在更好的时间了。在非常有限的时间内，StarTalk 广播听众今天可以获得 Rosetta Stone 的终身会员资格，享受 50% 的折扣。

访问 rosettastone.com/StarTalk。网址是 rosettastone.com/StarTalk。

Apartments.com 是全国在线租赁市场，是寻找您住所的理想场所。他们拥有合适的工具来帮助您完成整个过程。想象一下，您可以进行虚拟 3D 导览。那有多酷？然后您可以搜索适合您的特定设施。此外，您可以收藏您喜欢的房源，它们将全部保存在一个地方等待您。Apartments.com 拥有超过 100 万

百万可供出租的房屋单元，并且它们是互联网上最适合宠物的租赁房源。您还在等什么？现在就访问 apartments.com 寻找您的理想住所。

查克，我的大脑精疲力尽了。是的，我必须告诉你。首先，我甚至不知道我现在是否在这里。我不确定我在哪个领域。我不知道我是否存在。这就是你花时间与理论物理学家肖恩·卡罗尔在一起时会发生的事情。我们刚刚这样做。是的，我们做了。他带我们进入了量子领域。是的。显然，它甚至没有被包含在宇宙本身中。没错。所以当你这样做的时候，甚至不要……这不是真的。你甚至不知道。你甚至不知道你在那里做什么。好吗？

欢迎来到 StarTalk，您在宇宙中的位置，科学和流行文化在这里碰撞。StarTalk 现在开始。这是 StarTalk。尼尔·德格拉斯·泰森在这里，您的私人天体物理学家。和我一起的查克。尼斯，查克。嘿，尼尔。嘿。发生了什么事？好吧。你手里拿着什么？我拿着一本书。哦，好吧。一本我捡起来的书。

从咖啡桌上。宇宙中最大的思想。好吧，这就是本集的主题。是的。但我知道一些伟大的思想。对。但我不知道最大的思想。这个标题前面有一个“the”。对。就像限定词一样。是的。所以……

这是唯一一位肖恩·卡罗尔写的。肖恩，欢迎来到我的办公室。非常感谢你。纽约，你的办公室。这些地方是最好的，最令人兴奋的地方。我们已经通信、发邮件和交谈过，我们从未在同一个空间里。

不，我认为我们曾经在洛杉矶见过一次，对吧？我想是的。有吗？我想只是很短的时间，非常非常短的时间。但是是的，很多电话，很多邮件。我很高兴在这个时候与您进行有意义的交流。对，在我们面前有麦克风。摄像机正在拍摄。有意义的。没错。好的，所以在我们深入探讨之前，

你是哪一个肖恩·卡罗尔？我是物理学家。物理学家肖恩·卡罗尔。是的。另一个肖恩·卡罗尔是谁？我的邪恶双胞胎。他有胡子。你知道，哪个是邪恶的双胞胎。但它像，它是一个，它是一个吗？它并不完全邪恶。更像是浓密的圣诞老人。它看起来并不像，但他是一位非常有成就的生物学家。

也写书。你也应该买那些。好的。非常好。很好。所以肖恩·卡罗尔，让我介绍一下你的简历。霍姆伍德自然哲学教授。这非常复古。是的。哦，伙计，就像牛顿一样。我本来想说，是的。迈克有类似的称号。约翰·霍普金斯大学巴尔的摩分校的自然哲学，这是……

这是哈勃太空望远镜总部的所在地。太空望远镜科学研究所就在那里。你也是圣达菲研究所的教员，但你只是客座教员，所以他们……

真的很可爱的分形教员，是的，非常可爱，你不能比这更可爱了，不，你不能，除非有一群肖恩·卡罗尔更小，看起来和肖恩·卡罗尔一模一样，才能继续分形运动，在所有尺度上的肖恩·卡罗尔都令人恐惧，你的研究领域是量子物理学、时空

宇宙学、涌现。我喜欢涌现。也许我们可以谈谈这个。熵。我最近看到很多。你能做点什么来解决熵的问题吗？如果你不能做任何事情，你就没有什么可以告诉我们的。我可以增加它。没有你我们也可以做到。暗能量、对称性和宇宙的起源。你全都在里面。你有一个自己的播客，心灵空间。我想我曾经参加过。我曾经参加过那个播客吗？不，还没有。

还没有。好的。我们会看到的。在我的收件箱里。也许我还没有处理它。以及你最新的书，《宇宙中最大的思想》，三部曲中的第二部。

这部是《量子和场》。量子。那会不会是宇宙中最小的思想？哦！最小的东西可能是最大的思想。哦！哦，亲爱的。哦！哦，太棒了。你必须尽早让查克就位。否则，他会到处乱跑的。是的，他在这方面赢了你。是的，那是真的。他赢了你。所以这是一个三部曲。第一本关于大思想的书是什么？

它被称为《空间、时间和运动》，这就像出版商对经典物理学的描述。常规的，普通的物理学。

扶手椅物理学。艾萨克·牛顿物理学。是的，艾萨克·牛顿物理学。以及阿尔伯特·爱因斯坦。好吧，是的。他是明星。这很有趣吗？在这一点上，阿尔伯特·爱因斯坦是旧物理学。旧的经典物理学。旧的经典物理学。现在我们正在研究量子和场，这两个都是非常大的思想。是的。我们能得到一点提示吗……你会很高兴听到它是复杂性和涌现。很好。这是第三卷。这基本上是开胃菜、主菜和甜点。好的。所以第三个会很有趣。好的。非常好。

非常好。你是一位活跃的研究科学家。你出版书籍。你在社交媒体上很活跃。所以看到那里有志同道合的人真是太好了。这很累人，不是吗？我们为什么要这样做？这是谁的主意？我们出去喝一杯吧。我们会谈谈的。为了服务于宇宙。我们是宇宙好奇心的仆人，它渗透在我们所有人之中。我们知道场的概念……

根据我对物理学史的记忆，始于迈克尔·法拉第。正确吗？或者它比这更早？如果你把它给法拉第，那就太好了。我的意思是，他当然在弄清楚这一点方面发挥了巨大作用……19 世纪中期。19 世纪中期，电和磁都与场相关联。从技术上讲，没有人提到这一点，但是我们老朋友皮埃尔-西蒙·拉普拉斯……嗯？

大约在 1800 年，意识到，你知道，艾萨克·牛顿有这个万有引力的概念，平方反比定律，牛顿对此感到非常困惑。就像，你在这里有地球，你在那里有月亮，有一个引力。月亮是如何知道

引力是多少的。它们之间没有任何东西。它们之间没有任何东西。超距作用，对吧？拉普拉斯发现你可以用引力场来改写牛顿的万有引力理论。所以我给他记功。哇。看看这个。所以在我的高中，我有一个朋友，他的名字是弗兰克·拉里塞。我们刚刚学习了万有引力。

一些伟大的法国物理学家、数学家，拉格朗日、拉普拉斯。有一天午餐时，他说，将会有拉里塞方程。很好。这只是我们高中时都沉浸在其中的一个有趣的小白日梦。好的，所以是场。

场是真实的还是仅仅是一种方便？顺便说一句，你部分在哲学系工作。是的。所以我可以问你一些倾向于哲学的问题。我不允许说这是一个哲学问题而忽略它。我实际上必须回答这些问题。你实际上必须回答它。这是我的工作。好吧。是的。所以我们在书中讲述的故事是，如果你在 1895 年，对吧？如果你刚好在 20 世纪之交之前，你会认为物质，它

桌子和椅子是由粒子组成的。对。我们知道电子。你知道原子。你会认为原子之间的力是由场介导的。旋转场、电场、磁场。20 年代和 30 年代量子物理学的一大胜利是它说，都是场。

电和磁是场，但电子、夸克和中微子也是场。它们以不同的方式振动，通过量子力学的奇迹，当你观察这些振动场时，它们在我们看来就像粒子。粒子来自场。这是后来弦理论的早期变体吗？他们说粒子是弦的振动？

好吧，粒子是场的振动，这在我们这里讨论的范围内是绝对准确的。它们可能是某种更深层次的东西的振动吗？弦等等？这是一个推测性的想法，非常非常有前景，但我们就是不知道。我们不需要知道大型强子对撞机将产生什么来预测。好的，让我问你一个直截了当的问题，听起来很愚蠢，但我认为这是一个有意义的问题。电子存在吗？

现在，等等，这是一个科学问题还是一个哲学问题？好吧，因为据我了解，我们从未测量过电子的尺寸。它小于我们曾经设想过的

测量其尺寸的最小能力。好的，我必须问你一个初步的问题。你希望我有多诚实？我喜欢。好的，告诉我你在后台，在有雪茄的后台说的。不，首先骗我。然后告诉我真相。谎言是，真实的是电子场。这些电子场中的微小振动在我们探测器中显示为粒子。

所以我们不是没有测量电子的尺寸。而是根本没有电子的尺寸这种东西。电子是场中的振动。它可以具有不同的振动波长。它显示为粒子。是的，没错。哦，我的上帝。

是的，没错。我的意思是，它以这种方式参加聚会，否则它不会。是的，是的。好的，这太令人兴奋了。这太奇怪了，伙计。等等，等等，等等。你和爱因斯坦都为此感到困扰。我对此非常困扰。所以你不能测量……

处于波态的电子为粒子，因为测量它的行为会将其变成粒子。我们通常测量事物的方式是，你说，它在哪里？你在粒子探测器中得到一条小轨迹，因为你不断地问它在哪里，你总是得到一个明确的答案，它在哪里？但是当你没有问这个问题时，它会散布在各处。

那是谎言还是真相？这确实是谎言。我甚至还没有说到真相。好的，现在告诉我真相。好的，当量子力学在 20 世纪 20 年代出现时，我们意识到，而不是电子……让我们庆祝一下。我们正处于百年纪念日。我们非常接近。量子物理学的发现。百年纪念十年。量子年，是的。是的，百年纪念十年。这是一个分水岭的十年，哈勃发现银河系并非宇宙中唯一的星系，并且他发现宇宙正在膨胀……

我只是说，我们必须向 20 年代致敬。是的。咆哮的 20 年代。我们感到羞愧，因为我们再也无法达到那个水平了。我知道。我一直都在想这件事。是的，太糟糕了。说实话。他们一开始并没有什么东西可以使用。唾手可得的成果。你们正在他们实际发现的一切之上进行建设。哦，是的。绝对的。好吧。我们正在接近真相。所以你意识到在 20 年代，你认为电子是一个小粒子。

事实上，你应该用量子力学中的波函数来描述它。如果你曾经学过化学，如果你曾经见过那些电子的轨道图片等等，那就是电子的波函数。此后不久，你意识到，不，实际上，你应该做场论，量子场论。所以有一个场，电子是其中的振动。

你问什么才是真实存在的。好吧，这个场有一个波函数。所以就像场之上还有场。最后，你说，好吧，如果你有不同的场，不同的粒子呢？它们各自都有波函数吗？不，整个集合只有一个波函数。宇宙的波函数。这就是真实存在的。宇宙的波函数。

你知道，他一直在吸什么东西。这太疯狂了。你知道，他之前在哪里？你只是在谈论这个，还是这个很快就会被实验证实？我鼓励所有听众去查看我的论文，标题是《现实》。这将是你的研究论文。题为《现实作为希尔伯特空间中的向量》的研究论文。

好的。这就是现实。所以，首先让我解释一下。并非所有人都同意我刚才说的真实的事情。所以存在分歧，因为这个事实是物理学家……这是你的个人真理。……无法就量子力学真正所说的内容达成一致。所以我们有这个概念，每个人都在量子力学中使用它，希尔伯特空间，它是宇宙所有可能的、可以想象的量子态的空间。像我这样的人，是一个纯粹主义者，一个关于这一点的极端主义者，说……

我们拥有所有可能的量子态。实际的宇宙是其中之一，它随着时间而变化。

其他人会说，不，那不是现实。这只是我们用来描述预测、对实验进行预测的工具。其他人会说这是现实的一部分，但还有其他部分。我们对此没有共识。好的。我喜欢缺乏共识。是的，没错。它会让你早上醒来。整件事听起来非常政治化。哦，是的。哦，我的上帝。好吧。那么你如何协调……

量子物理学的所有成功预测与对正在发生的事情的任何直观理解。因为我已经说过很多次了，我很乐意再说一遍，宇宙没有义务让我们理解。

所以一旦你接受了这一点，为什么要试图理解它，并跳过障碍和大脑扭曲，只是为了说，好吧，它必须是这样，或者它必须那样。但它计算并工作。继续前进。宇宙没有义务有意义，但令人惊讶的是，它一直在有意义。

一旦我们真正让自己倾听宇宙试图告诉我们的东西，宇宙似乎是可以理解的。它并非深不可测地神秘。这是一个相互作用的过程。这不像我们的直觉只是映射到现实上。现实就像，不，你的直觉有点偏差。尝试更新。

如果你对此持开放态度，并且购买了合适的书籍，那么它是完全可以更新的。你可以绝对到达那里，这就是我的意思。发现许多让全家人一起玩任天堂 Switch 系统的方法。凭借令人惊叹的游戏阵容，例如《超级马里奥兄弟：奇幻之旅》、《任天堂 Switch 运动》和《塞尔达传说：王国之泪》，每个人都能找到适合自己的游戏。

任天堂 Switch 还有三种不同的游戏模式，从掌上模式到桌面模式到电视模式，因此您可以在家或外出时玩游戏。使用任天堂 Switch 将任何时间变成游戏时间。游戏评级为 E 至 E10+。游戏和系统单独出售。

无论您是家庭度假旅行者、商务旅行者还是长周末冒险家，Choice Hotels 都能满足您的需求。这很好，因为有很多我。Choice Hotels 拥有超过 7400 个地点和 22 个品牌，包括 Comfort Hotels、Radisson Hotels 和 Cambria Hotels。

当您通过 Choice Hotels 预订时，您可以获得最物超所值的住宿。Cambria Hotels 设有当地特色酒店酒吧，提供特色鸡尾酒和市中心位置，位于一切的中心。嘿，那就是我。Radisson Hotels 设有灵活的工作空间，让您充分利用商务旅行和酒店内的餐厅。

那也是我。在 Comfort Hotels，您将享用免费的热早餐，包括新鲜的华夫饼，适合全家的优质泳池和宽敞的客房。嘿，那也是我。我想我只能住在所有这些酒店了。Choice Hotels 能满足您的任何需求。直接在 choicehotels.com 上预订，让您的旅行梦想成真。

将您想做的一切都压缩到一次假期中，甚至会让经验丰富的旅行者质疑自己的能力。但是，当您与 Amex Platinum 一起旅行并获得通过 Amex Travel 预订的优质酒店和度假村的客房升级（如有）时，加上 Resi Priority Notify 可获得那些难以预订的餐桌，以及 Amex 卡会员甚至可以参加特定活动的现场体验，您会意识到您已经完成了您计划做的一切。这就是美国运通强大的后盾。

适用条款。了解如何在 AmericanExpress.com/withAmex 上充分利用您的体验。我是阿里·汗·赫姆拉吉，我在 Patreon 上支持 StarTalk。这是尼尔·德格拉斯·泰森主持的 StarTalk。我想起了乔治·伽莫夫的迷人插图系列丛书，《汤普金斯先生在……我想是仙境里》。他会做的是，他是一位物理学家，著名的物理学家，

这是 20 世纪中期。大约 20 年前去世。不。是的。乔治·伽莫夫。他是最初预测宇宙温度的人之一。我的意思是，或者说是大爆炸理论。是的。如果宇宙始于大爆炸的爆炸。你能测量吗？然后他发表了一篇论文，好的。那么他得到了什么温度？是 5 度。相差 10 倍。是的。不，相差 10 倍？是的。

在 10 倍的范围内。我认为是 5 度。他说宇宙是 5 度，而宇宙结果是 3 度。哦，好的。好的。所以 Rich Gott，节目的朋友，说这就像预测一个 50 英尺高的飞碟会降落在白宫草坪上。

但一个 30 英尺高的苍蝇拍。这太疯狂了。对吧？是的。甚至不是数字不同。而是它根本就是一个会实现的预测。但是你在这里讲述的故事正是为什么关于希尔伯特空间和量子场的这种疯狂说法具有一定的合理性。因为我们面前有一些数据。

我们试图解释它。我们发明了一个方程来解释它。然后我们将该方程外推到它从未去过的荒野地方。它回来告诉我们，是的，这就是我说的话。这就是我说会发生的事情。大爆炸就是一个例子。量子场论是另一个例子。马克·吐温首先做了这件事。你知道，马克·吐温的格言吗？是的。所以他读到了一篇关于密西西比河沉积气体的速度的研究论文。

淤泥在三角洲。所以它正在这个方向生长。然后他说，哦，这意味着，你知道，3000 万年前，密西西比河

在加拿大结束。然后他说，科学的伟大之处在于，从微不足道的证据中得出如此大规模的结论。哦。是的，太棒了。是的，那是马克·吐温。这很美。他在做。在《汤普金斯先生在仙境里》中，让它变得有趣的原因，特别是如果你是一位崭露头角的科学家，是他改变了普通世界中物理常数的值。好的。

所以，然后你就能看到普通情况下会发生什么。否则，这些现象对我们来说是无法接近的。其中一个，他说，好吧，

每小时 60 英里是光速。现在你正在街上开车，你看到了什么？然后另一个，我认为他改变了普朗克常数。是的，当然。那么你能否给我一个关于如果普朗克常数是宏观的会发生什么的线索吗？就像我穿过门口一样，我会衍射，对吧？我会的？是的，你会衍射，我们无法确切知道你有一个位置。

同时具有位置和速度，对吧？关于维尔纳·海森堡被拦下，警察说，你知道你开多快吗？海森堡说，不，但我确切地知道我在哪里。好的。因为根据海森堡不确定性原理，你不能同时知道你的速度和位置。还有乔·布洛克的物理课。我本来想说，谁写的？我可以试试吗？我不知道。是的。

这就是不确定性原理。没有人会把你钉死。在量子力学中，你从根本上来说不是一组粒子。你是一组波。如果普朗克常数（它设定了量子物理学的尺度）更大，是宏观的，那么我们都会成为这些在宇宙中起伏的波，相互干扰并纠缠在一起，然后测量事物。我们不想住在那里。真的没有地方可以去。所以你提到了纠缠。

这是一个流行语。每个人都喜欢它。每个人都喜欢它。这是目前最热门的话题之一。听到它。这是目前最热门的话题之一。纠缠。纠缠。所以其中一个目标是，你能纠缠的最远的粒子是什么，前提是也许有一天它会有用。从我看到的所有新闻报道来看，中国在……

纠缠粒子距离方面领先世界。那么你必须做什么……对不起，因为我在这里丢失了一些东西。我错过了一些东西。如果某些东西纠缠在一起，距离会有何不同？我错过了这一点。谁知道呢？我说的是，在科学中，如果你以前从未尝试过，那就突破界限。我明白了。有一天，他们……我们在国会听到说……

你在国会听到吗？中国将在月球背面着陆，国会想知道为什么。为什么我们不登陆月球背面？这是国会的一次完整对话。对，对。不，但查克关于纠缠的说法完全正确。距离无关紧要，但问题是两个纠缠的粒子，我们甚至还没有定义这意味着什么，但你的听众非常老练，所以他们知道这意味着什么。

是，一旦你测量其中一个，纠缠就会断裂。所以不是它们离得更远，而是当你把它们分开得更远时，其中一个撞到某个东西的机会越来越大。对，所以这就是这个距离记录有意义的原因。所以其中一个是他们在轨道和地球表面之间纠缠粒子。另一个是他们在光纤电路内纠缠粒子

网络，50 公里，大约是城市大小。所以怀疑的是，使用纠缠粒子，你或许可以建立一个安全的互联网。不可解码的。不可破解的。不可破解的。你无法解密它。加密在这种情况下没有任何作用。对，因为它是……所以这是一个白日梦吗？

好吧，这很难，因为一旦你超过几个粒子，保持所有粒子彼此纠缠就变得越来越难。而这最终是你需要的。但是……

这是一个技术问题。这不像你违反了物理定律。所以我们正在让我们最好的工程师来做这件事，试图建造量子计算机等等。工程师们，你们来解决它。你们来做。我们已经证明这是可以想象的。你们还需要什么？是的，你们还需要什么？数学是有效的。是的。对吧，约翰逊？没有物理定律反对它。没错。你知道，那些说我们永远不会比声音更快地飞行的人并不是从物理学家那里得到的。没错。好吗？因为我们……

步枪枪栓的速度比声音快。鞭子的裂啪声比声音快。我们有这个。所以回到这个话题。你能预见到一个 50 公里量子纠缠网络（城市大小）的价值吗？这主要只是炫耀。

我认为在技术上，拥有数千或数百万个彼此非常接近的量子纠缠事物更为重要。然后你可以操纵它们，建造计算机，做事情。量子芯片中不是这样吗？是不是有很多……

纠缠的。我们希望它是。这非常非常困难，因为任何撞到它们的单个光子都会把事情搞砸。这就是为什么你需要把它降低到绝对零度或非常非常接近的原因。哦，我没有完全理解这一点。我看到的那些照片，大部分只是

冰箱。门。冷冻室。只是为了把那小小的东西放在中间。否则，因为你和我都向四面八方辐射红外线，会完全使这些量子位退相干。这将与凝聚相反。这就是这段谈话让我感觉到的。你退相干了吗？我退相干了。让我们了解一下纠缠粒子。

好吧，这是我们之前说过的事实的一部分，即宇宙中每个单独的事物都没有一个单独的量子波函数。它们只有一个波函数。波函数告诉我们的是观察到某事物的概率。所以如果你有两个粒子，假设它们有位置，你不知道它在哪里。事实上，当像希格斯玻色子这样的东西衰变时，

它衰变成一个电子和一个正电子，反电子。你会说，好吧，它们朝哪个方向前进？答案是它们都朝各个方向前进。它们的波函数以球形模式出现。但是当你观察其中一个时……那就是它所在的位置。那就是它所在的位置，动量守恒。所以现在你知道另一个正以完全……所以你知道另一个在哪里，而无需检测它。这就是纠缠。那么是什么使它们纠缠在一起的呢？物理定律。好的。

好的，这不会……这不是……住手！你不能那样做！把他赶出去！那是我的母亲说的，因为我说过这样。妈妈，为什么我早餐不能吃冰淇淋？因为我说过这样。什么物理定律规定了这一点？量子力学。

这就是量子力学的本质。这有点像科学的工作方式。你推测一个想法，然后说，这是对的还是错的？所以在量子力学中，事物运作的基本方式是宇宙的状态是希尔伯特空间中的一个向量，这意味着宇宙中每个粒子、每个场和每个事物的组合状态都由一个单一的数学对象来描述。

事实上，我不喜欢“纠缠”这个词，因为它有点……它使更新你的直觉变得困难。它听起来像是真正存在的是这两个粒子，你测量一个，你会想，为什么另一个会改变？如果你只是接受宇宙中所有事物的组合量子态是存在的，那么当你观察一小部分时，它会影响其余部分，这就不足为奇了。好的。有趣。我可以随便取两个粒子吗？好的。那是……

我必须承认，这很有道理。我可以取两个没有一起诞生的随机粒子并将它们纠缠起来吗？当然。只要你有两个不纠缠的对象，但它们以不同的方式相互作用，这取决于它们的波函数的不同部分，就会发生纠缠。让我给你举一个通俗易懂的例子。薛定谔的猫。

你听说过这个。薛定谔，他显然不喜欢猫，他做了大量的思想实验，把一只猫放在叠加态中。没错。薛定谔的狗永远不会成功。不会。那行不通。薛定谔的女儿说他不喜欢猫。对。好的。这就是他选择猫的原因。所以它处于生与死的叠加态。我是一个猫人。在我的版本中，它们是清醒和睡眠的叠加态。

这很甜蜜。你不必杀死猫。你不必杀死它。我不知道你不必杀死猫。你不必杀死猫，但关键是盒子里有不同的位置，好吗？这意味着盒子里的所有东西，空气，光，你知道，背景中移动的一切都与四处乱跑试图逃脱的清醒的猫和只是在他身上打鼾的沉睡的猫以不同的方式相互作用

平静地躺在地上。因此，正如我们所说，环境会立即与猫纠缠在一起，因为它与猫相互作用，但它与猫相互作用的方式不同，这取决于波函数的不同部分。我不知道这对我来说更清楚了。所以你的猫是睡着的还是醒着的，但我们是在没有真正把一只睡着的和醒着的猫放进盒子里就宣布了这一点。

我的意思是，我们只是断言这一点。为什么这会使它……猫会不会只是昏昏欲睡？介于两者之间。我时睡时醒。这就是薛定谔的重点。这就是为什么他设计了这个实验，其中有一种放射性物质。思想实验。他没有这样做。所以，放射性，还有一个盖革计数器，盖革计数器会在检测到放射性衰变时发出咔哒声。放射性……

你不知道哪个粒子会衰变。好的。只是从统计学上讲，你非常准确地知道其中有多少会衰变。但是你不知道……

从某种意义上说，创造了一个辉煌的、美丽的、随机的数字。是的。好的？所以如果你需要一个随机的东西，你得到一组衰变的粒子，你可以构建，你可以从中提取随机性，这和我们能产生的随机性一样好。据我们所知，100% 随机。是的，据我们所知。没有更好的了。而且这是，你知道，20 世纪 30 年代，薛定谔对量子力学的现状非常不满。他并没有吹嘘量子力学。他说，你肯定不相信这一点。是的。

他说，当我们说这个粒子有衰变的概率时，量子力学实际上说的是粒子有一个波函数，它处于我已经衰变和我没有衰变的叠加态。它已经衰变的部分启动了盖革计数器。现在，盖革计数器处于我已经咔哒一声和我没有咔哒一声的叠加态。

盖革计数器咔哒一声的部分敲倒了一个锤子，打破了一个装满睡眠气体的药瓶。猫睡着了。所以猫进入了清醒和睡眠的叠加态。这就是薛定谔在那里构建的鲁布·戈德堡装置的重点。但这有什么用呢？好吧，薛定谔想说，

按照我们当时对量子力学的理解，玻尔和爱因斯坦之间就量子力学真正意味着什么进行了激烈的辩论。尼尔斯·玻尔。尼尔斯·玻尔会说，看，当你打开盒子看……

猫突然从清醒和睡眠的叠加态变成其中一个。好的。薛定谔说，算了吧。对。你认为当我看着它时，它会这样改变吗？我明白了。我明白了。所以他的观点是叠加态始终存在，到处存在，无论如何。这与我是否观察到它无关。它处于这种叠加态。你只需要接受这一点。当然。

应该这么说。他眨了眨眼。他在最后一刻失去了勇气。十五年或二十年后，普林斯顿大学的一名研究生休·埃弗雷特说了同样的话。他说，相信公式告诉你的东西。公式告诉你的是，当你看着它时，猜猜怎么了？你进入了叠加态。你的一部分看到了清醒的猫，你的一部分看到了睡着的猫。

休·埃弗雷特说这是因为这两种可能性都存在于两个不同的世界中。因为我们处理的是概率。所以它总是存在的。它不会因为你观察它而改变。确切地说。它仍然是一样的。你只是提到了那个世界。我有一些最近没有听说过的记忆，但那是……

哥本哈根诠释。是的，那是尼尔斯·玻尔。尼尔斯·玻尔是丹麦人。好的。所以他们认为，我想，是这座城市，但这实际上是玻尔的诠释，而不是哥本哈根的。好吧，他有一些人会来到他的研究所，四处闲逛，然后出去，你知道，传播玻尔的福音。哦，天哪。所以这是这个想法。海森堡，泡利，有一大堆。有一大堆。好的。那么你能让我们了解一下多世界诠释吗？对。

对，哥本哈根诠释让像爱因斯坦和薛定谔这样的人感到沮丧，因为它似乎放弃了可以说是科学中最关键的一个特征，那就是对物理世界的现实主义。你知道，在量子力学出现之前，你知道那里有一个真实的世界，即使你不知道它到底在做什么。玻尔和他的朋友们似乎在说。

在你打开盒子看看猫之前，关于猫是什么，没有事实。

爱因斯坦和薛定谔说，即使你不知道事实是什么，也应该有一些事实。所以埃弗雷特某种程度上实现了爱因斯坦和薛定谔的梦想，他说，是的，那里确实存在现实。但对你来说不幸的是，现实是存在许多不同的世界，而且它们不会相互作用。所以埃弗雷特只是说在这个叠加态的世界里，

量子力学总是描述的，你应该认真对待它们。它们都真的在那里。这不仅仅是一个数学技巧。这真的，真的很难。这很糟糕。你有一只睡着的猫，你有一只醒着的猫，你有一只睡着的猫，你有一只醒着的猫。在我打开盒子看到醒着的猫的世界与我打开盒子看到它睡着的世界不同吗？是的，有，将会有两个世界，这发生在你打开盒子之前很久，因为一旦盒子里的其他东西，一旦光子和原子以及其他一切与猫纠缠在一起，砰的一声，就会有两个世界。那么这两个世界在哪里呢？

或者说这是个错误的问题？这是个错误的问题。我看到你很快明白了。你一问，你就知道了。不，我知道。世界不是位于空间中的。空间位于每个世界中。他知道。查克明白了。他明白了。我得走了。我需要你，查克。查克，我需要你为此。我不再相信任何东西了。结束了。现在没有上帝了。

哦，不！我的意思是，这也是真的。举办另一个播客。哇！这太酷了。我的意思是，这真的，真的非常怪异，令人兴奋的酷。而且很多人相信这一点。并非每个人都相信。所以这是我们目前没有达成共识的事情。不相信这一点的人是否有更好的解释？是的，我本来想说，如果你不相信这一点，那么……

你必须回到我们刚才谈论的内容，那就是尼尔斯·玻尔。现在，你实际上……对不起，这听起来更像是魔法。这不会……这对我来说听起来像是魔法。就像，我打开了它或者我看了它，或者因为我看了电子，它就在它所在的地方，并且变成了它所变成的东西。为什么会这样呢？我的意思是……

为什么会这样呢？我必须在这里澄清一些事情。请继续，请帮助我。好的。让我澄清一下。请继续。在物理学中，我们谈论观察者。嗯哼。好的？在许多层面上。好的。

在量子物理学中，观察者不仅仅是看着它的有意识的实体。对，我理解这一点。如果你想进行测量，你必须用光照射它。你必须以某种方式与它互动。多年来，几十年来发生的事情是，一场新时代运动在听到这种词汇后确信，开始说，哦，是我们的意识正在影响结果。

看着它。是你的大脑能量进入事物。是的，这就像一些量子领域的梦想之类的东西，伙计。这太疯狂了。这太疯狂了。所以你得到了很多这种新时代……

看，绝对有受人尊敬的物理学家说过类似的话。不。哦，是的。不。维格纳，霍利。意识？哦，是的。哦，是的。好的，但他们现在都死了。看，量子力学迫使你对现实如何运作做出一些艰难的决定。对。所以它们都以某种方式很怪异。要么有很多世界，要么你通过观察它来创造它，要么根本没有现实。而且，你知道，没有一个完全是我们从小就认为的那样。

无论你是家庭度假旅行者、商务旅行者还是长周末冒险家，Choice Hotels 都能满足你的需求。这很好，因为有很多我。Choice Hotels 拥有超过 7400 个地点和 22 个品牌，包括 Comfort Hotels、Radisson Hotels 和 Cambria Hotels。

当你通过 Choice Hotels 预订时，可以获得最划算的价格。Cambria Hotels 设有当地特色酒店酒吧，提供特色鸡尾酒和市中心位置。嘿，那就是我。Radisson Hotels 拥有灵活的工作空间，让您充分利用商务旅行和酒店内的餐厅。

那也是我。在 Comfort Hotels，您将享用免费的热早餐，包括新鲜华夫饼，适合全家的游泳池和宽敞的客房。嘿，那也是我。我想我只能住在它们所有的地方。Choice Hotels 满足您的任何需求。直接在 choicehotels.com 上预订，让您的旅行梦想成真。请注意，一旦您从麦当劳拿起一杯清爽的冷饮……

人们看到麦当劳的饮料有多清爽，你可能会引起饮料嫉妒。因为有饮料。然后是麦当劳的饮料。为了获得真正令人兴奋的早晨啤酒，在上午 11 点之前，只需 99 美分即可购买任何尺寸的冰咖啡，包括焦糖和法式香草味。价格和参与情况可能会有所不同。不能与任何其他优惠或套餐餐结合使用。巴达达巴巴。

感谢您乘坐美国运通白金卡旅行。在您的右边，您将看到一家高级酒店或度假酒店的海洋休闲区。通过美国运通旅行预订，您可以享受 2 人免费早餐和下午 4 点延迟退房。这就是美国运通强大的支持。适用条款。了解更多信息，请访问 americanexpress.com/withAmex。量子物理学，您是否同意，是我们有史以来最成功的宇宙思想？是的。是的。没有其他能与之相比。

所以我可以存在于我的宏观状态中，因为我的量子平均值使我成为一个物理对象。这可能是公平的说法。好的。所以仍然可以用量子物理学来描述我。这只是不如牛顿物理学方便。房间里的所有光都在不断地测量你并定位你。好的。是的，完全正确。完全正确。好的。所以现在……你在吗？

此刻。你现在就在这里。好的。所以，如果所有量子现象都平均到我的宏观状态中，

宇宙大尺度上是否存在任何量子表现？哦，是的。当然。我们最喜欢的是微波背景，宇宙微波背景。我们不确定这一点，但你看看大爆炸的遗迹辐射。大爆炸，140 亿年前，又热又稠密，大约 1% 的发光。

在大爆炸后 30 多万，38 万，我想是 10 万年，它变得透明了。所以我们看到了大爆炸的遗迹辐射。由于我们不完全理解的原因，它非常非常光滑。它几乎在各个地方的辐射温度都相同。

但它并不完全相同。方向，你可以每天都看这个方向。相反的方向。来自各处。两个完全相反的方向。对。我们有……这个办公室的温度……

根本没有那么稳定。对，对。在这个角落里，它比其他地方高两度、三度、五度。所以你是说对于整个单元？十万分之一。宇宙这一侧到宇宙那一侧的温度差异为十万分之一。而且它在整个宇宙中都是如此均匀。是的，没错。这太疯狂了。这太疯狂了。这太疯狂了。我的办公室做不到……哇，但这确实……

这迫使你采取行动。大爆炸发生了，它来自这个东西。它必须来自这个东西，因为这是唯一的方法，当它扩散开来时，你才能获得这种均匀性，那就是它来自这个东西。没错。我们对它为什么如此均匀的最佳理论被称为暴胀。

你可能以前听说过。宇宙在早期以超快的速度膨胀。这非常像在你的床上拉伸你的床单并把它弄平，对吧？它想把它弄平。但有些东西挡住了路，量子力学。所以量子力学说你正在尽力使宇宙平滑。但是当你测量它时，会有小的涟漪。

我们认为温度的微小变化，十万分之一，来自早期宇宙状态的量子力学不确定性。当然，这些会发展成行星、恒星和星系。量子已经在早期宇宙的图像中留下了它的爪印。对。

哦，伙计。换句话说，如果它完全光滑，我们是否会形成星系，我说得对吗？我本来想说，我们甚至会在这里吗？确切地说。这些波动给了我们物质坍缩的种子。是的。好吧。这太疯狂了。让我提出另一种重要的量子力学表现形式。只有当它让我们更好地理解它时。希望它会。如果不是它倒退的话。椅子是坚固的。这都是因为量子力学。

你知道，你见过原子的图片，卡通图，对吧？中间有一个小原子核，电子像太阳系一样绕着它旋转。这不可能是对的，因为如果你把一堆原子放在一起，它们都是小太阳系，它们就会挤在一起。这张图不对，因为电子不是在轨道上移动的小点粒子。它们是具有大小的波函数。

它们占据空间。椅子之所以坚固的原因是原子中电子的波函数占据空间并且不想重叠。因此，物质在空间中具有范围。我最喜欢的故事之一是

是来自《古典物理学家的夜思》这本书吗？哦，是的，刘易斯。哦，不，那不是刘易斯。不，不，也许，不，我记错了。但要么是在那部小说中虚构的，要么我把它记成欧内斯特·卢瑟福的回忆录。

他首先通过传递证明原子是多么空虚，是中子吗？阿尔法粒子。阿尔法粒子。好的，所以他拥有氦核。他有一张非常薄的金箔，因为你可以把金锤得很薄。所以他想得到尽可能少的金油原子宽度。然后他开始向它发射粒子。就像，

几乎所有粒子都直接穿过，没有受到影响，没有偏转，什么也没有，然后他独自一人在那一刻意识到物质是多么空虚，这就是我听到这个故事时，第二天早上醒来，他害怕踩到地上，害怕他会掉到地板上

这只是杜撰的吗？你可能编造了最后一部分。我不确定这一点。但是你可以在我的新书《量子与场》中阅读这个故事，在那里我解释了这一点。但是……

空虚的想法，我不喜欢人们这么说，因为卢瑟福真正发现的是。因为你是一个场论者。好吧，场论，它们很重要。但他真正发现的是大部分质量都集中在原子核的中心，对吧？所以不仅仅是它们大部分都穿过了这一点很重要。此外，偶尔也会有一个反弹回来。

所以不仅仅是金子是分散和扩散的。原子核的中心有一些力量。在我们兴奋的时候，暗物质、暗能量的最新想法是什么？我们应该在哪里看到未来的进步？这些是，你知道，这些是……只是在寻找暗物质粒子吗？你完全相信粒子论吗？你有一些其他的奇异……

我很高兴它是一个粒子。你知道，我提出过一些它不是粒子的理论，但这些理论并不好。暗物质可能是一种粒子。我们还没有找到它。我会说，你知道，我们已经有找到它的机会了。实验相当好，但这不像有 99% 的机会。我们已经有 50% 的机会找到它了。所以我们还没有找到它，这还不足以引起担忧。好的。暗……

能量很有趣。同样，我已经写过关于不同可能性的论文，但最简单的那个是最好的。爱因斯坦认为空旷空间中存在能量。这只是一个事实。每立方厘米的空间

具有每尔格一百万分之一的能量固有于空间本身。尔格是能量单位。将宇宙分开。所以我们不知道。事实上，暗能量光谱仪最近有一个具有挑衅性的结果，声称暗能量可能正在非常缓慢地下降。一个 desi。

暗能量光谱。但有三个不同的实验的昵称是 Desi。所以我实际上喜欢使用所有这些词。这个说，是的。Desilu。那是另一个。是的，是的。所以我们不知道。这将非常非常令人着迷和兴奋。暗物质场正在变化。暗能量场正在随着时间的推移缓慢下降。下降。现在，如果……

爱因斯坦的宇宙常数，这是我们第一次暗示可能存在这种东西，例如暗能量与引力相反。那

在方程中出现的方式完全是一个常数。没错。所以如果这是真的，那么宇宙常数就不是暗能量。暗能量是其他东西。宇宙常数，真空能量，它们是等效的，这是一个候选者。暗能量可能是一件事。明白了。最简单、最基本的事情。我没有意识到这一点。它是一个领先的候选者，因为它来自……一个领先的候选者。无论如何，我们都在使用这个方程，它已经存在了。没错。然后……其他一切则更加微妙，更加脆弱，难以弄清楚，但是……

马歇尔·康斯坦斯之家很容易。把它放在那里。这太累了。最后一件事，作为你下一本书的预告。当我想到涌现时，我认为你的意思是生命之树。有些生命形式具有无法从它们的生物形式中推断出的特征。

就像成群结队的鸟类，对吧？是的。你无法分析我们知道的关于鸟类的任何东西，这会告诉你它们应该与其他鸟类一起成群结队。所以你不会惊讶地知道，关于这些概念有很多哲学上的争议，但基本上，是的。你知道，重点是……

正如你之前所说，我们可以整天谈论人和桌子和椅子，而不用知道它们是由原子或量子场构成的，对吧？所以有不同的描述级别，它们似乎都有效。它们必须彼此一致，但你不需要了解你的量子场才能度过一天或平衡你的股票投资组合。继续。是的。涌现。我们到了。你到了。涌现。意识，自由意志。是的。

所有这些都是涌现的一部分，是的，我越思考自由意志，我就越认为我们没有它，它是我在这个向量方向上没有反转的，我正在朝着这个方向前进，这是一种动量，是的，这是有道理的，我的意思是，但是如果你剥夺了一切，你那时会有自由意志吗？所以，如果你没有自由意志，那么你所说的就是必须对你施加影响，不，不，我要带走任何说过它的人，你会知道的……

我认为我们没有自由意志，但我有什么选择呢？有人这么说。谁说的？这很有趣。我不知道那个。这是一个有趣的。这是一个哲学笑话。你走进餐厅，他们说，你想要什么？我会吃宇宙说我要吃的东西。我没有选择它会是什么。我认为这不是正确的谈话方式。我认为我有能力做出选择。好吧，我听说你在其他播客上说过，对我来说……

这是我能想到的最有共鸣的自由意志描述，而其他人则在夸夸其谈。所以我觉得非常认同你的观点。好吧。我在这件事上支持你。好。所以我们这里没有时间讨论这个问题，但是我，其他，哦，麦琪，

量子物理学的本质是什么？尼尔·德格拉斯·泰森和喜剧演员查克·奈斯探讨了薛定谔的猫、电子、希尔伯特空间以及宇宙中最大的思想（在最小的粒子中），与理论物理学家肖恩·卡罗尔一起。注意：StarTalk+赞助者可以在这里收听完整剧集，无广告：https://startalkmedia.com/show/the-smallest-ideas-in-the-universe-with-sean-carroll/感谢本周支持我们的赞助者贾斯汀·史密斯、乔安娜·奥尼尔、里克·罗克特、羞涩的乌鸦、凯瑟琳·A·乌塞林、辛迪·弗莱格、阿克谢·库尔卡尼、大卫、格雷格·克雷文和约翰·弗兰基。 </context> <raw_text>0 让我像戈弗雷一样悬而未决。还有一本书要出版。我们会回来的。我们会把它带回来。他过去在加利福尼亚。他现在就在巴尔的摩街对面。一个卖家。优秀。只有一列火车那么远。我们可以完全做到。你会做那次旅行吗？我的意思是，说真的。我现在就在这里。

你在哪里？我本来想说，我怎么知道？因为振动能量就在这里。这是一个概率。否则，不知道。肖恩，很高兴你在海登天文馆，美国自然历史博物馆我的办公室里。感谢你这次旅行。你现在正在进行书籍巡回演出。是的。祝你好运。有时你需要一点这样的东西。并继续进行物理学研究。我会的。绝对的。感谢你邀请我。对很酷的东西肯定有无限的胃口。

很多很酷的东西。伟大的思想。好吧。查克，很高兴见到你，伙计。一直很荣幸。好吧。这是通过理论物理学家肖恩·卡罗尔的视角对宇宙不断变化的前沿的最新更新。我是尼尔·德格拉斯·泰森，你的私人天体物理学家。一如既往，抬头仰望。

沃尔玛Plus会员节省与朋友见面的费用。节省请他们共进晚餐的费用，免费送货，无隐藏费用或加价。那就是杂货加餐巾加那个切菜器，让事情更容易一些。此外，会员还可以节省汽油费，去他们居住的地方与他们会面。此外，当您准备好表达终极友谊的标志时，

与您的包含的Paramount Plus订阅一起开始一个节目。沃尔玛Plus会员可以节省这笔费用以及更多费用。在WalmartPlus.com开始30天免费试用。Paramount Plus仅限中心计划。需要单独注册。请参阅沃尔玛Plus条款和条件。请注意，一旦您从麦当劳拿起一杯清爽的冷饮……

人们就会看到麦当劳的饮料有多清爽。你可能会引起饮料羡慕，因为有饮料。然后是麦当劳的饮料。对于真正令人兴奋的早晨啤酒，在上午11点之前，任何尺寸的冰咖啡，包括焦糖和法式香草，只需99美分。价格和参与情况可能会有所不同。不能与任何其他优惠或套餐餐结合使用。巴达达巴巴。