Leonard Susskind: 伦纳德·萨斯坎德：量子力学、弦理论与黑洞
Leonard Susskind: Quantum Mechanics, String Theory, and Black Holes
嘉宾：Leonard Susskind
全文文稿 · 按对话顺序保留完整内容，深入理解上下文。
§01原文文稿 · 00:00–09:59
以下是与伦纳德·萨斯坎德（Leonard Susskind）的对话。
他是斯坦福大学的理论物理学教授，
也是斯坦福理论物理研究所的
创始所长。
他被广泛认为是弦理论的奠基人之一，
总的来说，
也是当代最伟大的物理学家之一，
无论是作为研究者还是教育者。
这里是《人工智能播客》。
你也许注意到，我交谈的对象
不只是计算机科学家，
还有哲学家、数学家、作家、心理学家、
物理学家，不久还会有其他学科的人。
在我看来，AI 远大于深度学习，
也大于计算本身。
它是我们文明的一段旅程，
去理解人类心智，
并在机器中创造出它的回响。
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现在，请听我与伦纳德·萨斯坎德的对话。
你曾与理查德·费曼共事，也是他的朋友。
他对你有什么影响，
怎样改变了你作为物理学家和思想者的方式？
我所看到的，我想我看到的是这样一个人，
他能以一种深度直觉的方式做物理。
他的风格几乎是闭上眼睛，
把他正在思考的现象在脑中可视化，
并通过可视化，
绕过人们所用的那些数学的、高度数学化的
而且非常非常复杂的技术性论证，
也就是人们会使用的那些。
我想这对我来说也很自然，
但我看到有人在这方面真正取得了成功，
他做物理的方式在我看来
更简单、更直接、
更直觉，虽然我并不认为
他改变了我的思维方式，
但我确实认为他印证了它。
他让我看着它并说：
“是啊，这是你可以做的事，而且行得通。”
实际上，你可以这样行得通。
那么，你是否发现自己，
无论是思考量子力学、
黑洞还是弦理论，
都把直觉作为第一步，
或者贯穿始终地使用可视化？
是的，非常如此，非常如此。
我倾向于不去想方程。
我倾向于不去想符号。
我倾向于努力把现象本身可视化。
然后当我得到一个我认为有效的洞见时，
我可能会试着把它转化为数学，
但我不是天生的数学家。
我的数学够用。
够用，但我不是伟大的数学家。
所以对我来说，思考物理的方式
首先是直觉，首先是可视化，
也许涂写几个方程，
然后尝试把它转化为数学。
经验是别人比我
更擅长把它转化为数学。
可你研究的是非常反直觉的想法。
所以你怎么——不，这是对的。
确实如此。那你怎么把
反直觉的东西可视化？
你怎么敢这样做？
通过以新的方式重新连接你的大脑。
是的，量子力学不直观。
现代物理几乎没什么是直观的。
直观，直观是什么意思？
它意味着有能力用基本的经典物理
来思考它，
也就是我们伴随进化的物理，
扔石头、泼水，
诸如此类。
量子物理、广义相对论、
量子场论在这个意义上都深度反直觉。
但随着时间推移，熟悉了这些东西之后，
你会发展出新的直觉。
我总是说你在重新布线。
到了这样的程度：我和我的许多朋友，
我和我的许多朋友，
用量子力学的方式思考
比用经典方式更容易。
我们已经太习惯了。
是的，我们大脑中的神经连接
使我们能理解岩石、石头和水
等等。我们大致是为此而进化的。
为此而进化。是的。
你认为有没有可能创造出一种类神经元状态装置的连接方式，
更自然地
理解量子力学，理解波函数，
理解这些奇怪的东西？
嗯，我不确定。
我认为我们很多人已经发展出一定程度
用量子力学方式思考的能力，
但这不意味着你能像电子那样思考。
这也不意味着，再举个例子，
暂时忘掉量子力学，
仅仅是想象四维空间
或五维空间或六维空间，
我认为我们天生的连接方式
就是用来想象三维的。
我甚至无法想象二维或一维，
除非把它看作嵌在三维之中。
如果我想想象一条线，
我会把它想成三维空间中的一条线。
或者我把它想成一张纸上的一条线，
而这张纸处在三维空间中。
我似乎从来无法以某种抽象而纯粹的方式
在脑中想象一维、二维、
四维、五维，
我也不认为这会发生。
原因是，我认为，
我们的神经连接就是这样设定的。
另一方面，我们确实学会了
思考五维、六维、七维的方法。
我们学会了方法，学会了数学方法，
也学会了想象它们的方法，但那是不同的。
所以，是的，我认为我们确实重塑了自己的连接。
至于我们能否完全重塑自己，
对这些概念完全适应自如，我怀疑。
也就是变得完全自然。
在某种程度上是完全自然的。
我想可以说，
有生活在二维空间里的生物。
是啊，也许有。
这虽然是把这个想法浪漫化，
当然，就我们所知，我们都生活在
三维空间里，
但那些生物如何想象三维空间？
嗯，大概就像我们想象四维那样，
借助一些数学、一些方程
和一些技巧。
好，我们回到费曼一下，
他有点自负。
是的。
你认为自我在科学中是有力量的还是危险的？
我认为两者都是，两者都是。
我认为你必须同时具备傲气和谦卑。
你必须有傲气去说：“我能做到。
自然很难，自然非常非常难。
我足够聪明，我能做到。
我能赢得与自然的这场战斗。”
另一方面，我认为你也必须有
这样的谦卑：知道你在任何一个场合
都很可能是错的。
你所想的一切可能突然改变。
年轻人可能出现并说出
你无法理解的东西，让你不知所措、目瞪口呆。
所以我认为是两者的结合。
你最好认识到自己非常有限，
也最好能对自己说：
“我还没有有限到赢不了
这场与自然的战斗。”
需要一种特别的人才能兼顾
这两者，我想说。
我想说你自己的工作中也有这样的回响，
有一点自我，有一点跳出
框架的、谦逊的思考。
我希望如此。
那么有没有哪个时候，你感到，
你审视自己并问：
“我这件事上是不是完全错了？”
哦，是关于整件事，还是某些具体的事？
整件事。
等等，哪一整件事？
我，我自己，以及我做这件事的能力。
哦，那种怀疑。
首先，你有过那种怀疑吗？
没有，我有的是另一种怀疑。
我出身于工人阶级家庭，
长期在学术界感到不自在。
但那些不是对我的能力的怀疑，
只是身处一个环境时的不适，
而我的家人从未参与过那个环境，
年轻时我对它一无所知。
我快 20 岁时才知道
有物理学这样一门学问。
是的。
所以我确实有某种怀疑，
但不是关于我的能力。
我想我并不太担心
自己能否成功。
我从未有过这种不安全感：我到底能不能找到工作？
我从没想过自己会找不到。
也许你可以谈谈这种感觉，
也就是学术界是什么？
因为我在其中也感到有点不自在。
有些东西我无法完全用语言说清，
你有的那种东西，如果我们称之为音乐，
你演奏的音乐与学术界很多人不同。
你是怎样加入这个乐团的？
你怎么看？
我不知道我是否对此思考过，
更多的是我感受到了它。
思考是一回事，感受是另一回事。
§02原文文稿 · 10:02–19:33
直到某个年纪之前，我一直觉得自己是局外人，
然后我突然发现自己成了
学术物理界的终极内部人。
那是一次急剧的转变。
我当时已不是年轻人，大概 50 岁了。
所以你从来没有真正处于中间，那是一次相变，
你从来没有真正处于中间。
是的，没错，我没有。
我总觉得自己有点像局外人。
起初，是很强烈的局外人。
我的思维方式不同。
我对数学的态度不同。
而且，我的社会背景
也不同。
如今，我遇到的年轻人有一半，
他们的父母是教授。
我可不是这样。
所以，是的，但后来突然之间，
在某个时刻，我发现自己处在
某一类物理的中心，也许不是唯一的中心人物，
但肯定是处于中心的人之一，
在某一类物理领域。
而这一切都消失了，我是说，转眼间就消失了。
那么，也许与费曼有点关系，
但总的来说，你是怎样发展想法的？
你是独自琢磨想法吗？
还是和别人头脑风暴？
哦，两者都有，两者都有，肯定两者都有。
年轻时，我独处的时间更多。
现在，因为我在斯坦福，
因为我有很多以前的学生，
还有对同样东西感兴趣的人，
我花相当多的时间，几乎每天，
进行互动、头脑风暴，就像你说的。
这是非常重要的一部分。
我花在完全独自专注上的时间可能更少了，
拿着一张纸，
就坐在那里盯着它。
你对量子计算机有什么期望？
也就是基于量子力学思想、
并利用了部分量子力学思想的
机器。
这不只是利用量子力学思想。
你可以在经典计算机上模拟量子系统。
模拟它们意味着求解它们的薛定谔方程，
或在计算机上求解量子力学方程，
在经典计算机上。
但经典计算机并没有在做，
它本身不是量子力学系统。
当然它是，一切都由量子力学构成，
但它的运作方式不是量子力学的。
它不是作为量子系统在运作。
它只是在求解方程。
量子计算机才真正是量子系统，
它真的在做
你编程让它做的事。
你想编程实现一个量子场论？
如果你用经典物理来做，
那个程序在计算机里
并不是真的作为量子场论在运作。
它只是在求解一些方程。
从物理上说，它并没有做
量子系统会做的事情。
量子计算机确实是一个量子力学系统，
它真正在执行量子操作。
最后你可以对它进行测量。
它本质上满足不确定性原理。
它所受的限制与量子系统
受不确定性等的限制是一样的。
它确实是一个量子系统。
这意味着，你在为量子系统
编程时所做的事，
实际上是在构建这个系统的真实版本。
经典计算机的局限，
在涉及量子系统时，经典计算机的局限
是极其巨大的。
它们受到极大的限制，
因为你可能以前听过这个，
要存储 400 个自旋的量子态中
所含的信息量，
这个数目并不多，
400 个我可以放进口袋，
口袋里装 400 个便士。
要能模拟 400 个基本量子系统，
我们称之为量子比特，
的量子态，
所需的信息量
将超过整个宇宙所能存储的最大量，
即使把宇宙压缩得
再也塞不进更多东西。
仅仅 400 个量子比特。
另一方面，
如果你的量子计算机由 400 个量子比特组成，
它就能做 400 个量子比特能做的一切。
你直觉上认为，
如果只从直觉上考虑
它为我们解锁的算法空间，那是什么样的空间。
所以有一整套关于
经典计算机的复杂性理论，
用来衡量运行时间，
还有 P 类，等等。
凭直觉，你认为它为我们解锁了
什么样的算法？
好的，我们知道有少数几种算法
可以大幅超越经典计算机，
拥有指数级更强的能力。
这是一个数学陈述。
还没有人在实验室里展示过这一点。
这是一个数学陈述。
我们知道它是对的，
但也越来越显得
这类东西的数量非常有限。
只有非常非常特殊的问题
才会让量子计算机表现出那么大的优势，
在标准问题中。
在我看来，就我所能判断的，
量子计算机的巨大威力
实际上将在于模拟量子系统。
如果你对某个量子系统感兴趣，
而它在经典计算机上太难模拟，
你就直接构建同一个系统的一个版本。
你构建它的一个版本，
构建一个它的模型，
它真的作为该系统在运行，
你运行它，然后做同样的事，
就是你对量子系统会做的事，
你对它进行测量，
量子测量。
优势在于，你可以让它运行得慢得多。
你可以问，何必费事？
为什么不直接用真实的系统？
为什么不直接在真实系统上做实验？
嗯，真实的系统有一定局限。
你无法改变它们，无法操纵它们，
无法让它们慢下来以便探查。
你无法以任意方式修改它们，
去看看如果我稍微改变一下系统
会发生什么。
我认为量子计算机
在理解量子系统方面
将极有价值。
在最基本的定律层面上。
它们实际上满足与它们所模拟的系统
相同的定律。
没错。
好，一方面，有像因数分解这样的事。
因数分解是量子计算机的一项重大成就，
分解大数。
这似乎与量子力学没有多大关系。
量子计算机能在短时间内解决
因数分解问题，
似乎几乎是个侥幸。
而这类问题似乎极其特殊、罕见，
我不清楚
是否会有很多这样的问题。
另一方面，量子系统有很多。
化学，还有固体物理，
材料科学，量子引力，
各种量子场论。
其中一些实际上正在成为
应用科学，
同时也是非常基础的科学。
所以我们大概会失去
为这些东西求解方程的能力。
也就是用标准方法求解方程，
用纸笔，
用经典计算机的方法求解方程。
所以我们要做的是构建
这些系统的版本，运行它们，
并在受控的条件下运行，
在那里我们可以改变它们、操纵它们、
对它们进行测量，
找出我们想知道的一切。
那么，在找出我们想知道的
关于非常小的系统的事情时，
我们是否也能找出
宏观层面的东西？
比如关于功能的东西，
请原谅，关于我们大脑和生物系统的？
那些大小约一米的东西，
相对于小得多的东西。
嗯，我接触的人当中，
所有的兴奋点
都在于理解黑洞。
黑洞。
黑洞是庞大的东西。
它们有非常非常多的自由度。
还有另一种庞大的量子系统，
就是大型量子计算机。
我们学到的一点
是大型量子计算机的物理
在某些方面与大型量子黑洞的物理
相似。
我们正在利用这种关系。
不过你问的，你没有问量子计算机
或量子系统，你没有问黑洞，
你问的是大脑。
是的，问的是介于两者之间的东西。
那是不同的。
黑洞，黑洞身上有些根本性的东西，
§03原文文稿 · 19:38–28:31
让人觉得它们与
大脑非常不同。
是的，它们的运作方式
也非常量子力学。
对。
好，首先，我并不清楚，
但当然我不清楚。
我不是神经科学家。
我甚至没有多少
神经科学家朋友。
我希望有更多神经科学家朋友。
只是我很少碰到他们。
在我与之谈论过这个话题的
少数几位神经科学家中，他们相当确信
大脑是按经典方式运作的。
它本质上不是量子力学系统，
或者没有利用其特殊性质，
比如纠缠、相干叠加。
他们对吗？
我不知道。
我有点希望他们错了，
仅仅因为我喜欢这个浪漫的想法：
大脑是一个量子系统。
但我想大概不是。
另一点，大系统可以由
许多小系统组成。
材料，我们所使用的材料等等
可以是大系统，一大块材料，
但它们由量子系统构成。
现在，过去相当多年里一直在发生的事之一，
是我们不断发现
一些材料和量子系统，
它们的运作比我们想象的
更具量子力学性。
拓扑绝缘体，诸如此类，
等等。
那些是宏观系统，
不过它们只是超导体。
超导体里有大量量子力学。
你可以有一大块超导体，
那就是一大块材料。
另一方面，它的运作和性质
非常非常强烈地依赖量子力学。
要分析它们，你需要量子力学的工具。
如果我们可以接着谈黑洞，
把宇宙看作一个信息处理
系统，看作一台计算机，一台巨型计算机。
它是一台巨型计算机。
把宇宙看作信息处理系统
有什么威力？
或者说它有什么用处，
除了在讨论黑洞及你围绕它的著名辩论和想法时
所具有的数学用途之外，
对人类，或者对一般的生命
作为信息处理系统而言？
嗯，所有系统都是信息处理系统。
你拨动它们，它们就稍有变化，
就演化。
所有系统都是信息处理系统。
所以我们人类没有额外的魔法？
当然感觉上，意识和智能
像是魔法。
确实如此。
它从哪里涌现？
如果我们看信息处理，
把世界看作信息处理系统
会涌现出哪些现象？
我是这么想的。
我在这方面的想法不值多少。
如果你问我物理，
我的想法也许有点价值。
如果你问我这个，
我不确定我的想法有什么价值。
但是，正如我之前说的，
我认为当我们做内省的时候，
当我们设想做内省，
并试图弄清我们在做的时候那是什么，
当我们思考的时候，我认为我们弄错了。
我很确定我们弄错了。
我听说的关于大脑运作方式的一切
都那么反直觉。
比如，有检测垂直线的神经元。
有检测 45 度线的不同神经元。
有不同的神经元。
我从没想过大脑里会有整套回路
专门用于处理垂直线。
这似乎不是我的大脑的运作方式。
我的大脑似乎是这样运作的：不管我把手指竖着举起，
还是横着放，
还是这样放或那样放。
在我看来用的是同样的回路，
而实际并不是这样运作的。
大脑被划分成不同区域的方式
似乎与我仅凭心理内省
去想象事物如何运作时
会设想的方式
非常非常不同。
我的结论是，我们用那种方式是弄不对的。
那怎样才能弄对呢？
我想也许计算机科学家能弄对。
最终，我认为他们离那还差得远。
我甚至认为他们并没有在考虑这件事。
但借助计算机，我们最终会造出机器，
也许复杂到足够的程度，
部分是工程设计的，部分是演化出来的，
也许是通过机器学习等方式演化出来的。
机器学习非常有意思。
通过机器学习，我们将演化出系统，
并且可能开始发现一些机制，
它们对我们如何思考
以及意识究竟是怎么回事具有启示意义。
我们将能够对它们做实验，
也许回答一些
靠内省绝对无法回答的问题。
这是一个非常有趣的观点。
在很多情况下，即使看弦理论，
你最初思考一个系统时，
它看起来真的很复杂，就像人脑。
然后通过一些基本的推理，
并试图发现系统
基本的、底层的行为，
你发现它其实简单得多。
其一，这通常就是这个过程吗？
其二，你是否也对
生物系统抱有同样的希望，
对我们在人类层面
研究的各种东西？
当然，物理总是从试图
找到某件事物的最简单版本并加以分析开始。
是的，有很多例子，
物理学拿来非常复杂的系统，
分析它们，并在其中发现了简单性，这是肯定的。
我之前说过超导体。
这是个明显的例子。
超导体看起来是个极其复杂的东西，
有各种疯狂的电学性质、
磁学性质等等。
而当它最终被归结为
最简单的要素时，
它是一种非常简单的量子力学现象，
叫作自发对称性破缺，
我们在其他情境中了解过它，
并且非常熟悉。
所以是的，我们确实会把复杂的东西
变简单，但我们不想做的是
把本质上复杂的东西
拿来自欺欺人地以为
我们能把它们变简单。
我们不想把它们弄得，我不知道是谁说的，
但我们不想把它们弄得比实际
更简单，好吗？
大脑最终是靠
一些简单规则运作的东西，还是仅仅很复杂？
就人工智能而言，
没有人真正知道我们当前方法的
极限是什么。
你提到了机器学习。
我们如何创造人类水平的智能？
似乎有很多非常聪明的物理学家
也许把智能的本质过度简化了，
把它看作信息处理，
因此似乎没有
任何理论上的理由说明我们不能人工创造出
人类水平或超人类水平的智能。
事实上，他们的推理是这样的：
如果你创造了人类水平的智能，
你刚刚使用的同样方法
既然能创造人类水平的智能，
就应该让你能够创造超人类水平的智能，
非常容易，呈指数级。
那么你认为物理学家的这种思维方式
是怎么回事？
我希望我知道，不过我有一个特别的原因
希望自己知道。
我有第二份工作。
我为谷歌做咨询。
不是为谷歌，是为 Google X。
我是一个由机器学习物理学家组成的团队的
高级学术顾问。
这听起来很疯狂，
因为我对这个主题一无所知。
我对这个主题了解很少。
另一方面，我擅长给建议，
所以我就在一些事情上给他们建议。
总之，我看到这些年轻的物理学家
正在着手研究机器学习问题。
确实存在一个机器学习问题，
就是它为什么会这么有效？
似乎没有人真正理解
它为什么能够做到
那样的泛化等等。
有三类人
思考过这个问题。
一类是工程师。
工程师极其聪明，
但他们倾向于不太深入思考
这个东西为什么有效，
而更多思考如何使用它。
显然，他们提供了大量数据。
正是他们证明了
§04原文文稿 · 28:34–37:45
机器学习的效果可以比你本来有理由预期的
好得多。
机器学习系统是一些系统，
与物理学家研究的那类系统
并没有太大不同。
在数学结构上，
量子，在数学的结构上，
物理上有差别，是的，但在数学结构上，
一方面是为描述量子系统而设计的张量网络，
与另一方面机器学习中使用的那类网络
之间并没有太大差别。
所以，我认为越来越多的年轻物理学家
正被吸引到机器学习这个领域，
其中有些非常非常优秀。
我与几位非常优秀的人合作，
不是在机器学习上，而是一起吃午饭。
一起吃午饭？
对。（笑）
是啊。（笑）
我可以告诉你，他们超级聪明。
他们似乎并没有因为
自己的物理背景而傲慢到
以为自己能做别人做不到的事。
但我认为，物理学的思维方式
会为机器学习
带来巨大价值。
我相信会的。
而且我认为它已经带来了。
你认为在什么时间尺度上，预测未来
就变得没用了？
在你多年来因新发现而感到惊讶的
经验中。
有时是一天，有时是 20 年。
有些事情我原以为
我们离理解还非常遥远，
结果几乎在弹指之间，
或眨眼之间，突然就被理解了，
这完全出乎我的意料。
还有另一些事情，我看着它们说：
“这些东西我们
500 年内是不会理解的，尤其是量子引力。”
而它的时间尺度是 20 年、25 年。
我们现在理解了很多，
当然远没有完全理解，
但我当初以为要 500 年才能取得任何进展。
结果与此相差非常非常远。
结果更像是从我以为需要 500 年的那个时候算起，
大约 20 或 25 年。
如果可以的话，我们能不能围绕量子引力，
聊聊物理学的一些基本想法？
弦理论在数学上的梦想是什么？
希望是什么？
它从何而来？
它想解决什么问题？
我不认为弦理论的梦想
与整个基础理论物理的梦想
有任何不同。
理解万物的统一理论。
我不喜欢把弦理论
看作一个独立的学科，
好像有一群叫作弦理论家的人，
他们是这门叫作弦理论的东西的
从业者。
我更愿意把他们看作理论物理学家，
试图回答关于自然的深层基本问题，
尤其是引力，
尤其是引力及其与
量子力学的联系，
而他们在目前
发现弦理论是一个有用的工具，
而不是说存在一个
叫作弦理论家的学科。
我不喜欢被称为弦理论家。
是的，但作为一种工具，
用多个维度、振动的弦来思考我们的自然，
有用吗？
我相信有用。
我来告诉你它到目前为止的主要用途。
嗯，它有好几个主要用途。
最初，弦理论被发明出来的时候，
我知道我当时在场，
我就在它被发明的现场，
真的就在现场，它被发明出来
是为了理解强子。
强子是亚核粒子，
质子、中子、介子，
当时是 60 年代末、70 年代初，
实验已清楚地表明
这些叫作强子的粒子可以振动、
可以旋转，可以做一根小闭弦
能做的所有事情，
而且它过去是、现在仍然是关于这些强子的
有效而正确的理论。
它经过了实验检验，
这已是板上钉钉的事。
它作为引力理论获得了第二次生命，
同样的基本数学，
只是在小得多得多的距离尺度上。
引力的对象比质子
小 19 个数量级，
但出现了同样的数学。
同样的数学出现了。
它的价值是什么？
它的价值在于它在许多方面数学上严格，
并使我们能够找到
严格地同时包含量子力学和引力的数学结构。
我们可以检验各种想法。
我们可以检验各种想法。
我们无法在实验室里检验，
因为我们感兴趣的东西
小了 19 个数量级，
但我们可以在数学上检验它们，
并分析其内在一致性。
到如今，40 年前、35 年前等等，
人们曾强烈质疑
引力与量子力学之间的一致性。
斯蒂芬·霍金在这方面非常著名，理应如此。
如今，没有人再质疑这种一致性。
他们不再质疑，因为我们有数学上精确的
弦理论，以自洽的方式同时包含引力
和量子力学。
所以它提供了这样的确定性：
量子力学与引力可以共存。
这不是一件小事。
这是件非常大的事。这是件巨大的事。
这是件巨大的事。
爱因斯坦会感到骄傲。
爱因斯坦，他也许会感到震惊。
我不知道。
他不太喜欢量子力学，
但他一定会为之震撼。
我认为这也许是目前
它对物理学最大的贡献：几乎是决定性地说明，
量子力学和引力
有着非常紧密的联系，
而不是彼此矛盾。
是否可能存在某种更深、更根本的东西，
仍与弦理论一致，
但更深层，有待发现？
嗯，你对量子力学也可以问同样的问题。
是否有某种……没错。
是的，是的。
我认为弦理论只是一个
量子力学系统的例子，
它同时包含引力和量子力学。
那么量子力学之下是否还有什么？
也许是某种确定性的东西。
也许是某种确定性的东西。
我的朋友杰拉德·特·胡夫特（原文转写为 Etoft），你可能知道他的名字，
他是一位非常著名的物理学家，荷兰人，
不过没有他应得的那么有名……
他的名字很难拼。
他的名字很难念。
不，他的名字很好拼。
开头是一个撇号，他是我知道的唯一一个
名字以撇号开头的人。
他是我心目中物理学的英雄之一。
他比我年轻一点，
但他仍然是我的英雄之一。
特·胡夫特相信世界存在某种亚结构，
具有经典的性质，
具有确定性的性质，
它以某种方式，通过某种
他很难明确阐述的机制，
涌现为量子力学。
我不这么认为。
波函数以某种方式是涌现出来的。
波函数，不只是波函数，
而是整个机制，与量子力学相关的
整个体系，
不确定性、纠缠，所有这些都是涌现的。
所以你认为量子力学是井的底部？
我认为在这里你必须谦卑。
谦卑就体现在这里。
我认为现在没有人应该说
任何东西是井的底部。
我认为我们可以合理地说，
我可以合理地说，当我向井里看时，
我看不到量子力学之外的东西。
我看不出有任何理由
存在量子力学之外的东西。
我认为特·胡夫特提出了非常有趣
而深刻的问题，但我不喜欢他的答案。
嗯，我再问一下，
如果我们审视现实最深层的本质，
无论它是确定性的，
还是被观测时呈现为概率性的，
这对我们人类层面的
自由意志观念意味着什么？
从这种感知，也许是我们拥有的自由意志的幻觉，
与现实的根本本质之间
有没有任何联系？
我唯一能说的是，我对此
和你一样困惑。
对它的幻觉。
意识的幻觉，
自由意志的幻觉，自我的幻觉。
这与……有联系吗？
一个物理系统怎么可能做到这一点？
我和任何人一样困惑。
§05原文文稿 · 37:48–46:39
在观察者效应中有它的回响。
是的。
那么你理解成为观察者意味着什么吗？
我在技术层面上理解。
观察者是一个拥有足够多自由度的系统，
能够记录信息，
并且可以与它所测量的对象
发生纠缠。
纠缠是关键。
当我们称之为仪器或观察者的系统，
二者是一回事，与它所观察的系统相互作用时，
它不只是看着它，
而是在物理上与之纠缠。
我们称之为观察
或测量的，就是这种纠缠。
那么这是否令我个人作为观察者感到满意呢？
嗯。
既满意，也不满意。
我觉得很令人满意的是，我们有了
一种数学表述，说明观察一个系统
意味着什么。
你此刻就在观察事物。
是的。
在意识层面。
对。
你认为那种纠缠的回响
在我们的宏观尺度上存在吗？
是的，绝对，肯定。
我们与这个房间里的一切
发生着量子力学纠缠。
如果没有，那么我们就……
嗯，我们就观察不到它了。
但另一方面，你可以问，
我真的对此感到自在吗？
我对此感到不自在，就像
我永远无法适应五维一样。
我的大脑没有为此布线。
你对四维感到自在吗？
稍微多一点，因为我总可以想象
第四个维度是时间。
那么时间之箭，你对这个箭头感到自在吗？
你认为时间是涌现现象，
还是自然界的基本属性？
这是目前物理学中的一个大问题。
我们所做的所有物理，或者至少是我乐于与之交谈的
那些人，我的朋友们。
是的。
我的朋友们。
我们都在问你刚才问的同一个问题。
空间，我们相当清楚，是涌现的。
它从纠缠和其他东西中涌现出来。
时间似乎总是被内置于我们的方程中，
几乎就是牛顿会想到的那样。
经爱因斯坦稍作修改的牛顿
会称之为时间。
在我们的方程中，它大多不是涌现的。
物理学中的时间是完全对称的，
向前和向后都一样。对，它是对称的。
所以对于大多数物理现象，
你其实不需要考虑时间之箭。
对大多数微观现象，不需要。
只有当现象涉及的系统
大到热力学变得重要、
熵变得重要时才需要。
对小系统来说，熵不是一个好的概念。
熵是从大数中涌现出来的东西。
它是一个概率概念，是统计概念，
也是热力学概念。
热力学需要大量大量
小的亚结构。
所以直到你涌现到热力学层面，
才有时间之箭。
我们理解它吗？
是的，我认为我们理解得
比大多数人以为的要好。
大多数人说他们认为我们理解了。
是的，我认为我们理解了。
它是一个统计概念。
你是指热力学第二定律、
熵等等吗？是的，是的。
拿一副扑克牌抛向空中，
看看会发生什么。
它变得随机。是的，但我们理解它。
它不会从随机变得简单，
而是从简单变得随机。
但你认为它会失效吗？
我认为你可以做到的是，在实验室环境中，
你可以取一个介于小与大之间的
某种中间规模的系统，
让它倒着走。
一个看上去因统计力学的原因、
因第二定律
而只愿意向前走的东西，
你可以非常非常小心地操纵它，
让它倒着运行。
我不认为你能把一个鸡蛋，
一个摔在地上的矮胖子（Humpty Dumpty）复原。
但在非常受控的情形下，你可以
取一些看上去正在朝随机性
做统计演化的系统，
让它们停下，反转，再让它们倒回去。
这背后的直觉是什么？
我们怎么做到？
我们如何把它反转？
你说的是封闭系统吗？
是的，基本上是封闭系统。
你刚才是说时间旅行是可能的吗？
不，我没说时间旅行是可能的。
我说的是你可以让一个系统倒着走。
在时间上。
你可以让它倒回去，可以让它逆转
自己的步骤，可以让它逆转轨迹。
是的。
我们怎么做？
其中的直觉是什么？
这只是个侥幸的现象，
我们能在实验室里小规模地做到，
而不具有……
我是说你做得到的范围
比小规模稍大一点。
对简单的小系统，你当然可以做到。
小系统没有任何时间之箭的概念。
原子，原子没有时间之箭的概念。
它们完全可逆。
只有当你有……
热力学第二定律是大数定律。
所以你可以打破这条定律，因为它不是……
可以打破，但很难。
需要极其小心。
系统越大，就需要越多的小心，
也就越困难。
你必须克服所谓的混沌。
这很难。
而且需要越来越高的精度。
对 10 个粒子，你也许花点力气
就能做到。
对 100 个粒子，真的很难。
对 1000 个或一百万个粒子，算了吧。
但这并非出于什么根本原因，
只是因为在技术上
让系统倒着走太难了。
所以，因为工程原因无法时间旅行。
不，不，不，不。
什么是时间旅行？
穿越到未来，这很容易。
你只要闭上眼睛睡觉，
醒来就到了未来。
是啊，是啊。
好好睡一觉就能到那儿，是的。
好好睡一觉就能到那儿，对。
但是，要逆转热力学第二定律，
也就是在时间上倒退，
对任何人类尺度的东西来说
都是非常困难的工程任务。
我不会称之为时间旅行，
因为这样容易和科幻小说所说的
时间旅行混为一谈。
这只是逆转一个系统的能力。
你取一个系统，把其中每个分子的
运动方向都反转。
对一个分子你可以做到。
如果你发现一个粒子沿某个方向运动，
不说粒子了，说一个棒球，
你让它完全停下，然后直接反转它的运动，
原则上这不太难，
它就会沿着自己的轨迹
反方向返回。
就像倒着运行程序。
倒着运行程序。
如果有两个棒球相撞，
你也可以做到，但必须非常非常小心，
才能恰到好处。
如果有 10 个棒球，真的，或者更好的例子，
10 个台球放在一张理想化的、
无摩擦的台球桌上。
好，你先把球摆成一个三角形，对吧？
然后你击打它们。
取决于你玩的是什么游戏，
你要么猛击，要么很小心，
但你一击，它们就
朝各个可能的方向飞散开。
试着把它反转。
试着把它反转。
想象一下，要让每个台球
在某个时刻完全停下，
并反转它的运动，使它朝
相反的方向运动。
如果你极其小心地做到这一点，
它们就会重新聚拢成三角形。
好，这是事实，你大概可以对
两个台球做到，如果运气好，也许能对三个台球
做到。
但情况是，随着系统越来越
复杂，你必须越来越精确，
不能犯丝毫错误，
因为最微小的误差也会被放大，
你就根本无法完成逆转。
所以，是的，但我不会称之为时间旅行。
是的，那是另一回事。
不过想想看，这让我想到，
§06原文文稿 · 46:43–55:59
如果你把正在发生的状态展开
看作一个程序，如果我们看这个世界，
也就是把世界看作一场模拟的想法，
看作一台计算机，但它不是计算机，
而只是一个单独的程序。
这就引出一个也许有用的问题：
要拥有一台运行宇宙的计算机有多难？
好，我们知道有一些数学化的宇宙，
其中一个叫作
反德西特空间，在那里我们，
那是量子力学的，我认为我们可以
在计算机里模拟它，在量子计算机里。
在经典计算机上，你只能求解它的方程，
无法让它像真实系统那样运作。
如果我们能造出一台量子计算机，足够大、
足够稳健，我们大概能模拟
一个宇宙，一个反德西特宇宙的小型版本。
反德西特是一种宇宙学模型。
好的，所以我认为我们知道怎么做。
麻烦在于，我们所生活的宇宙
不是反德西特几何，
而是德西特几何，我们对它的量子力学
根本不了解。
所以目前，我想说我们连最模糊的想法都没有，
不知道怎样模拟一个
与我们自己的宇宙相似的宇宙。
不过，我们可以问，能否在实验室里构建
一个小型版本，一个量子力学版本，
一组相互纠缠、相互耦合的
量子计算机，来重现
宇宙中发生的现象，
哪怕是在小尺度上？
可以，如果是反德西特空间。
不可以，如果是德西特空间。
你能简单描述一下德西特空间
和反德西特空间吗？
好的。
它们的几何性质是……
它们的区别在于一个常数的符号，
这个常数叫作宇宙学常数。
其中一个是负曲率，
另一个是正曲率。
反德西特空间是负曲率的那个，
你可以把它想成一个孤立系统，
处在一个带反射壁的盒子里。
你可以把它想成这样一个系统，
一个被隔离在
孤立环境中的量子力学系统。
德西特空间才是我们真正生活的空间，
它在指数式膨胀。
指数膨胀，暗能量，
随你怎么称呼，
而我们在数学上并不理解它。
我们理解……
并非所有人都同意我的说法，
但我不理解。
他们会同意我，他们肯定会同意我
不理解它这一点。
（笑）
那么，对于宇宙的诞生、起源、
大爆炸，有理解吗？
没有，没有，有各种理论。
有一些理论。
我最喜欢的叫作永恒暴胀。
无限可以在两侧，
可以在其中一侧，也可以两侧都没有。
那么永恒的无限是什么？
好的。
两侧都是无限。
天哪。
是的，是的，那就是……
为什么这是你的最爱？
因为它最令人震撼吗？
不是。
因为我们想要一个开端。
不，我们为什么想要一个开端？
我……
实际上，当然有过一个开端。
实际上，有过一个开端。
但它有没有可能是一次随机涨落，
发生在本来无限的时间之中？
也许。
无论如何，永恒暴胀理论，
我认为如果理解正确，
在两个方向上都是无限的。
你怎么看待无限？
天哪。
当然，你可以从数学上去思考它。
我刚和我的朋友谢尔盖·布林
结束了这场讨论。
是的。
你怎么看待无限？
我说，嗯，谢尔盖·布林无限富有。
（笑）
你怎么检验这个假设？
好吧。
这句话说得太好了。
对。
是啊，所以确实没有办法
把其中一些东西可视化。
是的，不，这是个很好的问题。
物理学中有没有，
无限在物理学中有没有位置？
对。
对，我只能说，这是个很好的问题。
你怎么看最近由事件视界望远镜拍到的
第一张黑洞图像？
这是科学的一次难以置信的胜利。
就其本身而言，存在会碰撞的黑洞
并不令人意外。
它们似乎完全按照
应有的方式运作。
我们能从中学到很多吗？
我不知道，我无法判断，也许能。
但我们将学到的东西
并不真正关乎黑洞本身。
为什么自然界中有那个特定质量尺度的
黑洞，为什么它们这么常见，
也许能告诉我们一些关于宇宙中
结构及结构演化的事。
但我不认为它会告诉我们
任何关于黑洞的新东西。
但它是一次胜利，因为你回溯 100 年，
那是一个连续的发展过程，
广义相对论、黑洞的发现、
LIGO，以及 LIGO 中用到的惊人技术。
这是我 30、40 年前
绝不会相信会发生的事。
我认为这是一个宏伟的体系，
一件宏伟的事：广义相对论、
LIGO、高精度，以及在 10 的负 21 次方的尺度上
测量事物的能力。
所以，是的。
你只是满怀敬畏……令人惊叹。
只是敬畏。这条路径
把我们带到了这张图像。
它有什么不同吗？
你对黑洞思考得很多。
你在脑海里是怎样想象它们的？
这张图像与你所想象的不同吗？
不，它只是印证了。
能够印证，是一次辉煌的胜利……
印证了。直接观测到
爱因斯坦的引力理论
在黑洞碰撞的层面上确实成立。
太了不起了，真的太了不起了。
你知道，我认识参与其中的
一些人。
他们只是普通人。
而他们居然能完成这件事，
我真的感到震惊。
是啊，只是这些小小的智人。
是啊，只是这些小小的猴子。
聚在一起，拍下了……
稍微进化一点的狐猴（原文转写为 limers），我想。
科学目前还回答不了、但你希望不久能回答的
是哪类问题？
嗯，你已经提到了。
比如，意识是什么？
你认为这在科学的触及范围之内吗？
我认为它在一定程度上在科学的触及范围内，
但我认为目前它掌握在
计算机科学家和神经科学家手中。
不是物理学家。
也许将来某个时候。在帮助下。
但我认为物理学家会试图把它简化到
能用他们的方法处理的程度，
而这些方法也许并不合适。
也许我们只需要在更大的规模上做更多机器学习，
演化机器。
机器不仅会学习，
还会把演化自己的架构
作为学习的过程，演化架构，
不在我们的控制之下，只部分在我们的控制之下，
而是由机器学习来控制。
我再告诉你另一件我觉得了不起的事。
你知道谷歌那件事吗，
他们教计算机下国际象棋？
是的，是的。好的。
他们教计算机下国际象棋，
不是通过教它们怎么下棋，
而只是让它们彼此对弈。
彼此对弈，自我对弈。
彼此对弈。
这是一种演化。
这些机器演化了。
它们在智能上演化了。
它们在智能上演化，
没有任何人告诉它们怎么做。
它们不是被工程设计出来的。
它们只是彼此对弈，
变得越来越强，越来越强。
这让我觉得机器可以演化出智能。
具体是哪种智能，我不知道，
但随着对此理解得越来越好，
也许我们会得到更好的线索，
了解我们自身智能中发生了什么。
生命与智能……最后一个问题，
有哪类问题科学目前回答不了、
也许永远回答不了？
§07原文文稿 · 56:01–57:23
好。
外面是否存在一种智能，
是整个一切的基础？
如果你愿意，可以用那个以 G 开头的词来称呼它。
我可以问，我们是不是一场有目的的计算机模拟？
是否存在一个主体，一个智能主体，
是整个一切的基础或负责者？
那个智能主体是否满足物理定律？
是否满足量子力学定律？
它是否由原子和分子构成？
是啊，有很多问题。
而且我看，在我看来这是个真实的问题。
这是个可回答的问题。
嗯，我不知道它是否可回答。
问题必须可回答才算真实。
有些哲学家会说，一个问题
除非可回答，否则就不算问题。
在我看来，这个问题无法通过
任何已知的方法来回答，但在我看来它是真实的。
没有比这里更好的结束点了。
伦纳德，非常感谢你今天的交谈。
好的，很好。
（观众鼓掌）
（轻快的音乐）
（轻快的音乐）
（轻快的音乐）
（轻快的音乐）
（轻快的音乐）