Carroll 談多世界與時空湧現

Carroll 說牛頓自己也不滿意重力隔空作用，還說留給後人去想；拉普拉斯約 1800 年把它改寫成場論，廣義相對論再加上光速上限，重力波因此成立。他也提到牛頓猜想行星軌道不穩，所以認為上帝會偶爾介入。

Lex 問我們是真的理解，還是只是信任預測力。Carroll 說直覺可以訓練，人腦裡能裝進並操作形式符號結構，就沒有明顯的理解上限，不過他說這只是粗略的感覺；他也說五百年前的人離能做到的程度還遠得很，他看不出今天有什麼不同，所以人腦理解不了世界，在他擔心的事情裡排得很後面。

他選動量守恆，因為它把物理從亞里斯多德那種「事物有本性與目的」改成「世界依循規律」。他也提到 Avicenna 約在西元 1000 年就推出真空中拋射物會一直前進，比古典力學早了好幾百年，只是 Avicenna 是拿這點來反駁真空存在。

他說數學談所有可能世界的邏輯結構，物理談實際的這個世界。Wigner 講的「數學不合理的有效」他覺得不太對，真正令人驚訝的是物理定律簡單到寫得上 T 恤；他傾向認為世界為何如此沒有更深的解釋。

Carroll 說不知道有沒有底，但量子場比原子分子更基本，原子分子又比細胞更基本。他用桌子與一堆原子兩種描述說明：越基本的理論，適用範圍越廣。

Lex 問歷史人物會怎麼評他的新書。Carroll 說牛頓是史上最偉大的科學家，但思考方式還帶著神秘色彩，他不確定牛頓會很快跟上還是有心理障礙；他想知道的還有 Einstein、Hume 等人的看法，並說他在書末推測過 Einstein 的意見。

他先說量子態與薛丁格方程式，結構很像古典力學，真正奇怪的是教科書版本多出一套關於「觀測」的規則：測量時電子從雲狀的波函數瞬間變成有位置的粒子。他強調大家對量子力學到底在說什麼並無共識。

化學家先從氧化錫的比例得出原子的證據，物理學家晚了很多才接受，Boltzmann 因為相信原子在德國過得很辛苦。電子比質子與中子輕很多，原子的化學與電流都是電子在作用，所以量子力學的主角是電子。

繞核圈運動的電子會很快把能量輻射掉，於是大家改把電子看成散開的波；兩個電子只有一個合併的波函數，整個宇宙也只有一個。糾纏就是不知道各自在哪、但知道兩者的關係，而且跟距離無關；他說現實更接近量子場，空場裡相鄰的部分彼此糾纏。

希爾伯特空間是所有可能波函數構成的抽象空間，維度就是描述系統所需的數字個數。熵他說是「我們不知道的資訊量」，上限由希爾伯特空間的大小決定，而實際世界裡這個空間是有限還是無限，兩邊都有論證。

Carroll 說無限雖然難想像，卻有明確的數學工具可操作，不能把它當一般的數；他不想讓舒不舒服影響對世界的判斷。Lex 說自己對無限不自在，覺得它像方便抹掉細節的工具；Carroll 回說它躲不掉，例如一個五行的程式就可能永遠不停。

Lex 問教科書把「被觀察」與「真實」分開怎麼辦。Carroll 說他個人覺得測量與觀察者不會出現在終極定律裡，理由是目前證據都指向這邊，但他可能錯，若觀察真是基本的會酷到極點。

他的解法是兩點：觀察者只是量子系統，觀測則是跟被觀測物糾纏，不同分支之後不再互相影響，這是 Hugh Everett III 在 1950 年代提出的。所有工作都在於把波函數切成世界、區分系統與環境，再對應回我們看到的現實。

他說世界數量可能無限也可能有限，總之極大；如果宇宙一直加速膨脹，就會形成視界，可以推出視界內的希爾伯特空間是有限的，分支到最後會用完空間。接著他用向量拆解說明分裂不違反能量守恆，並說自己對此「毫無疑問」。

他區分兩種簡單：理論本身的簡單與把理論對回現實的簡單。多世界前者最陽春，後者最困難，所以懷疑是合理的；他說如果沒有替代方案、理論又一直成功，就該放下這種懷疑，只是現在還有別的選擇。

他點出三個領先者：多世界、隱變數理論（波函數之外還有粒子）、自發塌縮理論（每個粒子每秒有極小機率塌縮，Roger Penrose 的版本則由重力差異觸發），第四個是把波函數當預測工具的認識論詮釋。他還提到 World Science Festival 上有過一場這樣的辯論，主持人是 Brian Greene，David Albert 與 Shelley Goldstein 各代表塌縮與隱變數，另有一位講者代表認識論一方。

他有兩個理由：它是最精簡純粹的版本，他寧願花力氣做對應也不想把形式搞複雜；其他版本都帶著古典包袱，每換一個系統都得重新想隱變數或塌縮怎麼做，多世界則是「接上就能用」。

他說把廣義相對論直接量子化碰到比電磁學更大的麻煩，量子重力很可能不是場論、帶有非局部的特徵，所以合理的做法是從量子理論出發，倒推古典極限。他順便提到量子電動力學處理無窮大拿過諾貝爾獎，Ken Wilson 又拿了一個。

局部性就是牛頓那個問題的答案：場讓影響只透過相鄰的點傳遞。Carroll 說黑洞輻射與資訊守恆讓局部性出問題，從外面看，掉進去的資訊像被抹在視界上，所以三維內容可以用二維面描述，空間大概只是好的近似。

他說多世界是為了解釋我們實際觀察到的塌縮而發明的，分支之間不能跳來跳去，另一個你也已經在那邊。倒帶原則上可行，前提是知道整個波函數，但就像打翻的紅酒不會自己回杯子，實際上做不到，時間旅行也不行。

他說基本定律可逆，時間之矢來自特殊初始條件：熱力學裡是低熵，量子力學裡是一開始只有一個分支。他澄清自己說的是時間之矢湧現，不是時間，並說基本描述裡根本沒有「空間」這個詞，只有希爾伯特空間裡的一個向量。

量子電腦有加密、模擬量子系統等用途。多世界方面，若自發塌縮的實驗測到結果就能否證它；隱變數則有定理說預測相同，Carroll 對此有些懷疑。時空湧現的理論還太原始，他說也許會有光速隨波長不同的預測，但這不是確定的。

他說量子力學對理解人心「基本上沒有」，他認為心智很古典，糾纏不是關鍵，不過承認並不確定。意識是不是基本的，他說自己完全不考慮，是徹底的物理主義者，心智性質也和時空一樣是湧現的。

Carroll 說他從跟物理與哲學無關的對談學到最多，例如爵士、侍酒、黨派對立，還有《奇異博士》導演 Scott Derrickson 談拍超級英雄電影。他也想找幾位懂神學的有神論者來聊，並說做這個節目的動機之一是逼自己讀完那些書。

Carroll 說他想把自己的看法放上紀錄但不多說，對 David Chalmers 會直接說出歧見，一位比 Chalmers 更堅定的泛心論者即將播出的那集，大概是他反駁來賓最多的一次。他不請自己在智識上不尊重的人（例如地平論者、創造論者），只請能善意討論、聽眾學得到東西的來賓。

Lex 舉演化論裡寒武紀大爆發的質疑為例，問怎麼分辨框外思考與騙子。Carroll 說離專業越遠越難判斷，這類邊界案例他會去問自己尊敬的人，也提醒物理學家和生物學家都可能對別的觀點過於輕視；Lex 問有沒有挨過批評，他說隨時都有；他本來就盡量不連續做同類主題，但每集還是有人說「你該找的是另一個人」。