文章主题：宇宙, 虫洞, 物理学, 量子信息
导读
在人类探索宇宙的道路上，脚步从未停歇。在这个时代，物理学界的一线专家们对虫洞、宇宙以及人工智能助手ChatGPT的理解，以及他们通过何种科研方式探寻人类认知边界的探索，成为了郝景芳教授在本期节目中邀请斯坦福大学物理系教授祁晓亮与大家分享的主题。
▲祁晓亮祁晓亮：美国斯坦福大学物理系教授，主要研究方向为量子信息和量子引力。
01
人造虫洞必不可少的条件是什么？
郝景芳：虫洞是可能存在的吗？
祁晓亮：首先我们需要知道虫洞是什么。可能我们会在这个空间里边打一个洞，然后我们突然从这里就跑到了一个离这里很远的地方。我们并不了解它到底能不能真的存在，但是我们通过现在引力的研究，认识到如果想要制造虫洞，需要有负能量。
事实上，只有在正能量存在的情况下是无法制造虫洞的。然而，有趣的是，人们可能会认为一旦到达这一步，研究就已經完成了。因為只有負能量才能創造蟲洞，這就意味著這是不可能的。但是，近年來，由於與量子信息相關的研究進展，我們得知負能量能夠產生蟲洞，但这並不意味著這是不可能的。我們確實有一些方法可以創造這樣的負能量。
深入探讨一下，虫洞可以分为两大类：一种是能够穿越的，另一种是无法穿越的。对于无法穿越的虫洞而言，其实际上它们的存在并非真正意义上的“虫洞”，因为人们无法通过它们。相反，那些可以穿越的虫洞则具有实际意义，因为人类有可能利用它们进行时空穿越。要实现穿越，虫洞必须足够大，甚至能够让宇宙飞船这样的交通工具穿越。
在对比过去和现在的知识体系时，我们可以发现，只要实现某些特定操作，便有可能创造虫洞。尽管在现实生活中，这样的操作仍然难以实现，但深入理解这些条件将有助于我们在理论层面上取得更大突破。
02
负能量和暗能量相关吗？
郝景芳：你提到的这种负能量，和宇宙里面的暗能量会有什么样的关系吗？
祁晓亮：这个确实不太清楚，就是说我们目前不知道有什么关系。暗能量更像是一种排斥力，好像就是我们都不知道它是什么的一种，把这个宇宙吹起来的一种排斥力。所有其他东西都在相互吸引，但是有一个东西在把气球越吹越大。
虫洞感觉跟这个有点相反。因为你想要跑到一个远的地方，就需要把那个远的地方拉过来，这样你可以过去，所以其实它需要的这种负能量，好像是在做一个跟那个相反的事情。它是在建立一种关联，当我说它是一种负能量的时候，它代表的大概是说在我们通常的时空中不能存在的一种关联。只有通过负能量，我们才能够制造出这样的关联来，进而造出虫洞。郝景芳：这个也非常有意思，听起来和量子纠缠很接近。现在是不是科学家开始把最微观的研究，像量子力学的研究，开始和最宏观的宇宙学研究慢慢建立关系了？
祁晓亮：对，这就是我为什么过去快十年了，一直在研究这个问题。本来大家觉得引力反正就是跟别的力差不多，电磁力会产生电磁场，引力会产生引力场，反正都是用这种方式去描述。但是现在越来越发现，它们可能是非常不一样的，引力可能是来自于量子信息的一个描述。就是说当你制造了一对光子，然后我们可以把它们量子纠缠起来，现在我们已经可以做到。在两个很远的地方，都可以造一对纠缠的光子。
虫洞与光子的关联可以用一个简单的比喻来理解：想象两个光子，它们在虫洞的两端，无论从哪个方向看，它们都像是一对紧密相连的伴侣。然而，你目前制造的虫洞还不够大，只能容纳几个光子。但如果你能制造出大量光子，并让它们组成一个更大的黑洞，那么在黑洞之间就会自然形成一个虫洞。
03
宇宙外面是什么？
郝景芳：前两天我看了一本挺好的书，叫做《一想到还有95%的问题留给人类，我就放心了》。它是一个科普书，里边会讲到最基本的一些问题，人类现在都没有答案。那我再问一个小朋友最常问我的问题之一，就是宇宙外面是什么？我们宇宙如果是有限大小的，那有没有宇宙外面？
祁晓亮：这个只能说是不知道的。我们这个宇宙就像一个气球，然后我们可以知道很多东西，比如说，我们可以问这个气球有多大？也就是说它的曲率。比如说我们地球，它是有大小的，如果咱们平时走一走，会觉得是地球平的。但是当你航海的时候，你走得很远了，就会发现它其实是弯曲的。
对于我们所处的宇宙，科学家们已经进行了相关的测量，目前的结果显示它呈现出一种“平坦”的特性。如果我们把宇宙比喻成一个气球，那么它可能是一个超大的气球。在这里，“外面”的含义是指类似于气球的内部和外部。如果我们把这种概念进一步延伸，那么它就涉及到我们所在的空间的第五维度的概念。然而，如果这种存在对我们的生活和科学探索没有产生任何影响的话，那么它的存在与否对于我们而言并没有太大的意义。
郝景芳：好的，谢谢晓亮师兄。我给大家解释一下，为什么是第五个维度。对于气球的表面而言，它是二维的，那么对于它的外面，需要引入另一个维度，也就是三维。同样地，如果只在我们现在的前后左右上下这三个维度去找，我们找不到外面，我们说第四个维度是时间，那我们什么时候能找到宇宙的外面？
假如我们宇宙有额外的维度，那个才是我们宇宙真正的外面。这个我们头脑就想象不出来了，因为我们人是三维的。在脑子里面想象再多一个维度，我们是真的想象不出来。
04
平行宇宙是否真的存在？
郝景芳：还有另外一个经常被问的就是科学家认为到底有没有多重宇宙？平行宇宙这个概念，科学家到底是怎么看待的？这是科幻电影，拿来炒作的噱头，还是说科学家也会认真对待这个问题。
祁晓亮：这个词大家经常会提到，来表达不同的意思。其中一个意思就是说可能我们这个宇宙就像一个气球，然后这个气球好像就从哪里忽然冒出来了，就忽然被吹大了。或者大家经常用的词是吹肥皂泡。那如果有一个物理过程，把我们这个宇宙以这样的方式推出来，那它自然就意味着可能不停地在吹别的肥皂泡。所以我们周围可能有别的宇宙，当然不知道是不是会有可能碰到。
然后另外一个就是大家经常跟这个有点混淆的，更精确的来说，应该叫多世界理论。量子力学里边说，这个世界可能是会不停地分叉成新的世界。最著名的就是薛定谔的猫，我们看它之前，它可能就是既不是死了，也不是活着。但是看了之后，你就看到了其中的一种可能性。大家会觉得逻辑上来说这个不对，我只看到一种可能性。另外一种哪儿去了呢？
所以如果我认为量子力学任何时候都是对的话，那就会导致一个听起来非常荒谬的结论，就是当你看这个猫的时候，你看到猫活着，然后另外一个你看到了猫死了。现在就变成了两个世界。
如果你下次再观测一只猫，可能就变成四个世界，就是今天看到的活了，明天看到的死了，这个可能性是不停地在分岔。虽然听起来非常荒谬，但是在认真思考了量子力学很多年之后，我觉得这个是必然的，但不是说现在大家都公认。
郝景芳：今年的奥斯卡获奖电影《瞬息全宇宙》就用了多世界理论。因为杨紫琼演得非常的好，然后一个低成本电影还挺征服全世界的。
05
为何物理学家想要用大一统理论解释宇宙？
郝景芳：你觉得物理学家为什么心心念念想要用大统一理论解释整个的宇宙万物？背后的动力是怎样的？
祁晓亮：本质上来说是一种好奇心。如果你看到世界上有很多现象，然后它们看起来好像没关系，最后发现真的没关系，那就没啥意思。为什么大家这么有热情一直在做物理？从牛顿到现在，大家都还做的这么起劲，就是因为不停地发现它不是这样的。比如说牛顿的时候，苹果落地和天上的行星是怎么运行的，本来这两件事情看起来是没关系的，后边他忽然发现，这些事情其实是用同一种力可以来解释的。从那个时候到现在就是不停地统一的过程。
统一本身就意味着用更少的事情来解释世界上所有的一切。那么这个事情我们不能保证它一定可以，但是过去的经验告诉我们，好像是有可能的。如果它有可能，就是一个非常奇妙的事情，所以大家就会想去把它搞清楚。
郝景芳：这个动力我也特别理解，当你去发现了很多看似没关系的事情，但是它们背后底层是相关的，那个时候你就有一种找到了这个世界真相的感觉。
06
从DNA到语言再到ChatGPT，信息的传播如何变化？
郝景芳：作为物理和宇宙学家，怎么去看待像ChatGPT这种人工智能的发展，那从信息的角度往未来展望，人类社会会往什么方向去走？
祁晓亮：这是最近我特别感兴趣的一个问题。然后之前也写了一篇文章，讲了我的一些比较不成熟的看法。
首先我觉得特别兴奋，就是说这是特别大的科技革命。有的人可能觉得像是工业革命一样的事情。当我从信息的角度来看这件事情的话，我会觉得这个事情可能甚至比工业革命还要重要，因为它可能告诉我们，地球上最重要的信息在哪里这件事情发生了变化。在以前的时候，真正对我们造成最大影响的信息是自从生命产生以来，DNA的遗传和变异。然后造成我们整个星球不断演进，彻底改变了地球整个的面貌。这个事情到什么时候发生了一个本质的变化？就是当人类语言出现的时候。我们跟十万年前的人类可能基因没什么太大区别，但是我们做的事情就可以完全不一样。那么这个完全不一样，本质上是来自于我们可以把我们学到的知识，我们得到的经验全都写下来，记下来，然后传出去，那生活可能就彻底不一样了。
从信息的角度来说，在人类语言产生以来，最重要的信息就不是DNA了。因为DNA虽然可能也在遗传变异，但这个发展太慢了。还没等它发生什么变化，这个世界已经天翻地覆。所以就是说，可能最重要的这个信息的传播就是来自于人类的语言。
如果我们认为DNA之后一个新的阶段是语言的话，那么现在就发生了一件同样可能跟人类语言发明同样的重要的事情就是机器的信息处理能力跟人可以并驾齐驱了。现在像ChatGPT还有很多现在的语言模型，它做的事情没有达到人类智能的水平，但是我觉得它的复杂度已经到了。就是说它做的事其实跟人一样复杂甚至更复杂。虽然说用人类的标准来看，它还有这个做不到，那个做不好的问题，但是复杂度到了之后，这些问题都会被迅速解决。因为它有这个能力，我们只是现在还不知道怎么让它做到这件事情。
它可扩展性要比人好很多。如果机器有跟你一样的能力，有一千件事需要处理，那么它就把自己复制一千份，同时做这一千件事就行了。所以就是说一旦这个复杂性到了这种程度的话，那么它要超越人可能就是一瞬间的事。现在我们是处在一个黎明时期。
那么这个新时代里就是说想法都是人做的，然后人让机器做什么，它就具体的去做，比如发射一个火箭、造一个城市等。后边的事具体怎么做？可能这些事情人工智能都可以。我觉得这个可能是跟以前最本质的差别。
07
身为一线物理科学家是种什么体验？
郝景芳：刚才有朋友问祁晓亮老师有没有自己的公众号和视频号？据我所知，好像是没有的，是不是没有？
祁晓亮：没有。
郝景芳：科学家真正在科学研究的时候，一般是比较心无旁骛，很少有时间去做自媒体的工作，这个也是为什么我们今天大众有很多时候在自媒体上很难得到非常靠谱的信息。因为真正认真严肃做研究的人没空写自媒体。好多这个自媒体写手每天都在信口开河，他其实也没时间去做研究。
那晓亮师兄能不能给大家讲一讲，做科学家大概是怎样的体验？
祁晓亮：因为大家的研究越来越深入了之后，现在科学就变得变成了很大领域。有跟以前最不一样的就是现在基本上大家都是专门做理论，或者专门做实验的，只有极少的人会又做理论又做实验。像我就是一个做理论物理的，所以就是就没有动手去做实验。像牛顿那个时代，他还是自己做个棱镜，然后去把光折射一下，看到光会分成不同颜色。他那个时候还是可以有理论，有实验的。
像我们做理论的，基本上就是在在纸上算一算，或者在电脑上算一算。它总的来说还是一种比较小规模的合作，比如说像一个老师，十几个学生，大家一起聊一些相关的感兴趣的话题，具体做事情的方式可能不同的领域会不太一样。像我们做这种比较基础的学科，很多时候就是没有那么明确，其实我也不知道要做什么，反正就是聊着。跟学生，跟别的同事，跟大家聊一些想法，可能在这个聊的过程中，把一些模糊的想法慢慢清晰起来了。或者就是说，本来不太懂，但是别人做了一个工作，正好对我有启发，然后我就有了新的想法了。
有的能够推进下去，那就一点点推进下去，就像做一个证明题一样。我确定是对的后，就需要把它写成论文发表出来。像我们做这种基术理论的，那也不存在像专利一样的东西，就是说所有的东西都是公开的，我们做了之后，把论文写出来，就希望对于别人下一步的研究能够有帮助。
我最近因为想人工智能的事情，所以说对这个有一个总结，科研说起来很复杂，但归根结底就是三步。从信息的角度来看，就是把别人现在已经有的信息拿进来，自己消化一下，产生一个新的信息，第三步就是把这个信息传播出去。你传播出去的信息，又被别人吸收进去，他再产生新的信息，再传播下去。就是这样一个链条，一直这样重复下去。所以我们如果想让人工智能帮我们做科研，基本上也是这样一个做法。
郝景芳：大家可以把我们每个人的大脑都理解为很厉害的一个信息处理器，而且不仅仅是处理信息，我们每个人的大脑都会产生一些新的idea。这些新的idea和你输入进来的idea发生了一个奇妙的交互，你就可能一下子就产生了另外的启发，再把这样idea传输出去。
所以我们人类社会，尤其是这些做脑力研究的人，他们组成了这样的一个网络，就是在不断的互相激发，然后这个信息的传输交互，然后点燃新的火花。所以其实一个国家怎么能够让自己成为一个创新型国家呢？得鼓励越来越多的思考者广泛地去进行交流。这种交流沟通，会不断地刺激更多新想法的诞生。
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