1
00:00:07,883 --> 00:00:12,311
你曾問過自己宇宙的本質是什麼嗎？

2
00:00:12,311 --> 00:00:15,432
我不是在談論任何抽象的宇宙，
而是我們的宇宙，

3
00:00:15,432 --> 00:00:18,447
那個你我都住在其中的，
你正在其中的那個宇宙。

4
00:00:18,457 --> 00:00:22,387
你曾經想過組成你身體的是什麼嗎？

5
00:00:22,387 --> 00:00:25,896
或是探討過你吸的空氣，
甚至是你坐的那張椅子的組成？

6
00:00:25,896 --> 00:00:28,006
如果答案是「是」，

7
00:00:28,006 --> 00:00:30,805
那你可能注意到了，

8
00:00:30,805 --> 00:00:36,384
在我們身旁有一些線索
能幫助找出問題的答案。

9
00:00:36,895 --> 00:00:40,245
譬如說，當我抓起我的
玻璃杯，裡面有水，

10
00:00:40,255 --> 00:00:42,065
然後我把它擲向你們，

11
00:00:42,065 --> 00:00:44,695
有人稍微閃開了。

12
00:00:44,695 --> 00:00:47,632
在講廳裡或在地球上任何地方，

13
00:00:47,632 --> 00:00:52,142
沒有人會覺得當水被翻出，
它會停留在空中，

14
00:00:52,142 --> 00:00:55,001
轉一圈然後回到我的杯子裡，

15
00:00:55,001 --> 00:00:56,051
為什麼呢？

16
00:00:56,051 --> 00:01:00,748
因為我們直覺的知道
自然法則的存在，

17
00:01:00,748 --> 00:01:04,128
也理解這些規律是不會失靈的。

18
00:01:04,706 --> 00:01:08,631
理論物理學的宗旨
就是要探討這些法則，

19
00:01:08,631 --> 00:01:12,206
我們必須承認
我們人類很擅長這樣做。

20
00:01:12,228 --> 00:01:14,181
現在我要給你們一些概念：

21
00:01:14,193 --> 00:01:18,128
從牛頓起，我們能描述
每一件發生的事物，

22
00:01:18,128 --> 00:01:21,511
我們知道如何描述物體的狀態。

23
00:01:21,847 --> 00:01:25,064
也從牛頓起，我們比之前更進步了，

24
00:01:25,064 --> 00:01:28,751
我們進入了一個非感官的世界，

25
00:01:28,751 --> 00:01:32,019
一個我們的直覺無法通行的世界。

26
00:01:32,019 --> 00:01:34,834
這是一個令人驚嘆的世界，
你們將會知道為什麼。

27
00:01:34,834 --> 00:01:37,874
1905 年，
亞伯特 · 愛因斯坦告訴我們

28
00:01:37,874 --> 00:01:41,964
光是由相當數量的能量組成的，

29
00:01:41,964 --> 00:01:45,747
「相當數量的」 在拉丁文中
叫作「量子 (quantum)」。

30
00:01:45,747 --> 00:01:49,583
愛因斯坦與其他人打開了一個新世界，

31
00:01:49,583 --> 00:01:52,934
一個量子力學、量子物理學的世界，

32
00:01:52,934 --> 00:01:56,320
一個微觀的、充滿光亮的世界。

33
00:01:56,320 --> 00:02:00,166
現在，我要邀請你們想像，

34
00:02:00,166 --> 00:02:02,257
在 1924 年的巴黎，

35
00:02:02,257 --> 00:02:06,087
有一位年輕的法國科學家
剛剛發表了他的論文，

36
00:02:06,090 --> 00:02:08,443
他時年 32 歲，他的名字是
路易 · 德布羅意，

37
00:02:08,443 --> 00:02:10,902
他發表了一些非同凡響的論述。

38
00:02:10,902 --> 00:02:16,004
他向我們宣布，通過計算，
事實上在我們身旁的光

39
00:02:16,004 --> 00:02:19,779
與組成我們身體的物質，

40
00:02:19,779 --> 00:02:21,521
並沒有什麼不同。

41
00:02:21,521 --> 00:02:25,843
物質本身由相當數量的能量組成，

42
00:02:25,843 --> 00:02:30,414
所以物質會遵守量子世界的規律。

43
00:02:30,414 --> 00:02:32,964
就此而言，德布羅意達成了

44
00:02:32,964 --> 00:02:36,079
地球上所有博士生的夢想——

45
00:02:36,079 --> 00:02:38,281
在七年後，他得了諾貝爾獎。

46
00:02:38,289 --> 00:02:39,690
這相當不錯。

47
00:02:39,690 --> 00:02:42,049
其中一位量子物理學奠基者

48
00:02:42,049 --> 00:02:47,512
馬上接收了這個想法，
並展開了個人的研究，

49
00:02:47,512 --> 00:02:53,729
靠著這個，他試著探索
一切都迷你的世界的運轉，

50
00:02:54,030 --> 00:02:57,802
然後請你們想像，他也成功了，
他找到一個方程式，

51
00:02:57,813 --> 00:03:00,269
名字是薛丁格方程式，

52
00:03:00,269 --> 00:03:06,964
向我們描述宇宙中所有
基本粒子是如何表現的。

53
00:03:06,965 --> 00:03:11,030
簡單來說，它為微觀世界做了
牛頓為我們周遭世界做的事情。

54
00:03:11,030 --> 00:03:13,790
如果你射箭，

55
00:03:13,790 --> 00:03:16,019
牛頓會告訴你們箭將射向哪裡

56
00:03:16,019 --> 00:03:17,917
如果你投擲一粒子

57
00:03:17,917 --> 00:03:20,837
薛丁格會向你描述它的動向。

58
00:03:20,837 --> 00:03:24,466
不走運的是，在微觀世界中的粒子，

59
00:03:24,466 --> 00:03:25,878
不會像箭，

60
00:03:25,878 --> 00:03:28,256
更不會像小子彈一樣，

61
00:03:28,256 --> 00:03:31,358
我們必須要把它想像成

62
00:03:31,358 --> 00:03:34,788
一團由許多粒子組成的迷霧，

63
00:03:34,788 --> 00:03:38,406
它們不存在也不消失，
在那兒也不在那兒，

64
00:03:38,406 --> 00:03:40,514
到處都有它們的蹤跡。

65
00:03:40,514 --> 00:03:42,690
薛丁格方程向我們描述

66
00:03:42,690 --> 00:03:46,610
這團雲霧會怎麼隨著時間變化。

67
00:03:46,610 --> 00:03:48,818
而他獲得的結果極為怪異，

68
00:03:48,818 --> 00:03:52,788
為了提供一個符合現實情境概念，

69
00:03:52,923 --> 00:03:55,554
他設計了一個思想實驗，

70
00:03:55,554 --> 00:03:58,844
叫做「薛丁格貓」。

71
00:03:58,844 --> 00:04:00,728
就像這樣：

72
00:04:00,728 --> 00:04:03,361
在這個箱子中有一隻貓，

73
00:04:06,395 --> 00:04:07,854
（貓叫聲）

74
00:04:07,854 --> 00:04:11,001
牠可能在睡覺，無論如何有一隻貓，

75
00:04:11,001 --> 00:04:12,459
但還有一樣東西，

76
00:04:12,459 --> 00:04:15,226
貓大概不是很愉快，
因為在牠旁邊，

77
00:04:15,226 --> 00:04:19,416
我和薛丁格一樣放置了
一個放射性物質，

78
00:04:19,416 --> 00:04:24,391
什麼是放射性物質？
是一種會衰變的物質，

79
00:04:24,391 --> 00:04:27,448
這是我要讓第一排


80
00:04:27,448 --> 00:04:28,933
簽權利放棄書的原因，

81
00:04:28,933 --> 00:04:32,248
這是一種會自行衰變的物質，

82
00:04:32,248 --> 00:04:36,231
我們不能預測它什麼時候會發生。

83
00:04:36,231 --> 00:04:38,637
所以裡面有一個小小的物質，

84
00:04:38,637 --> 00:04:40,743
從現在起到實驗結束，


85
00:04:40,743 --> 00:04:45,764
它都有 50% 的解體機率，

86
00:04:46,404 --> 00:04:48,389
但薛丁格不只做了這些，

87
00:04:48,389 --> 00:04:52,751
像施虐狂一般，他加入了一個裝置，

88
00:04:52,751 --> 00:04:54,711
一旦物質解體，

89
00:04:54,711 --> 00:04:56,307
裝置會釋放毒素，

90
00:04:56,307 --> 00:04:58,853
然後殺死貓，

91
00:04:58,853 --> 00:05:03,281
反之，如果物質沒有動靜，
那麼貓咪就會是安全的。

92
00:05:03,854 --> 00:05:06,589
量子物理學的定律告訴我們


93
00:05:06,589 --> 00:05:08,849
只要沒人看過，

94
00:05:08,849 --> 00:05:10,660
沒有人打開箱子，

95
00:05:10,660 --> 00:05:16,323
放射性物質將同時處在
解體也沒有解體的狀態，

96
00:05:16,785 --> 00:05:21,672
這意味毒素被釋放也沒有被釋放，

97
00:05:21,672 --> 00:05:24,399
因此，在裡面的貓
不會死掉也不會活著，

98
00:05:24,399 --> 00:05:26,429
而是半活半死。

99
00:05:26,429 --> 00:05:28,743
這聽起來非常瘋狂，我同意。

100
00:05:28,750 --> 00:05:32,418
但這畢竟是數學告訴
我們的，是有根據的，

101
00:05:32,418 --> 00:05:35,981
如果我們所知道的
量子物理學理論是正確的話，

102
00:05:35,981 --> 00:05:40,512
那麼薛丁格和他的方程會告訴你

103
00:05:40,512 --> 00:05:42,583
在這個箱子裡的貓咪
既是死的也是活的，

104
00:05:42,583 --> 00:05:45,933
讓我們來看看，

105
00:05:45,933 --> 00:05:47,524
（貓叫聲）

106
00:05:47,524 --> 00:05:50,003
很好，至少牠還活著，

107
00:05:50,003 --> 00:05:52,063
但你看到了，只有一隻貓，

108
00:05:52,063 --> 00:05:55,209
就像你所期待的，

109
00:05:55,209 --> 00:05:58,303
你可能有點寬慰，因為貓沒有死。

110
00:05:58,303 --> 00:06:01,683
但對我來說，裡面
只有一隻貓這困擾我，

111
00:06:01,683 --> 00:06:04,623
因為我相信數學
還有所有背後的物理解釋，

112
00:06:04,623 --> 00:06:07,914
而如果數學告訴我們
裡面應該有兩隻貓，

113
00:06:07,914 --> 00:06:12,033
那問題是死掉的那隻在哪？

114
00:06:12,033 --> 00:06:14,786
牠應該在那裡，但沒有，


115
00:06:14,786 --> 00:06:16,316
所以牠在哪？

116
00:06:16,451 --> 00:06:18,740
就如同它聽起來的一般瘋狂，

117
00:06:18,740 --> 00:06:21,690
我們支薪給科學家
讓他們試圖回答這個問題，

118
00:06:21,690 --> 00:06:22,636
（笑聲）

119
00:06:22,636 --> 00:06:24,944
他們花費了多年尋找問題的答案，

120
00:06:24,954 --> 00:06:28,900
薛丁格在 1935 年出版這個思想實驗，

121
00:06:28,900 --> 00:06:32,951
十年甚至二十年過後，

122
00:06:32,951 --> 00:06:36,201
幾乎所有的科學家都在尋找死掉的貓，

123
00:06:36,201 --> 00:06:40,841
直到一位名叫休 · 艾弗雷特三世
的年輕美國人

124
00:06:40,841 --> 00:06:44,089
想出了一個難以置信的解答。

125
00:06:44,116 --> 00:06:46,747
他想若愛因斯坦
和德布羅意都是對的，

126
00:06:46,747 --> 00:06:48,331
好像是如此，

127
00:06:48,331 --> 00:06:51,740
光和物質都是量子，

128
00:06:51,740 --> 00:06:54,659
既然整個宇宙是由光和物質組成，

129
00:06:54,659 --> 00:06:57,448
那麼，沒有理由說明

130
00:06:57,448 --> 00:06:59,038
宇宙本身不是量子。

131
00:06:59,038 --> 00:07:01,890
所以，宇宙化為一種疊加狀態

132
00:07:01,890 --> 00:07:03,980
是十分可能的。

133
00:07:03,980 --> 00:07:08,486
他的意思是當我打開箱子，

134
00:07:08,486 --> 00:07:10,306
開箱前原本有兩隻貓在裡面，

135
00:07:10,306 --> 00:07:14,697
當我打開，整個宇宙會分裂為二，

136
00:07:15,137 --> 00:07:18,596
一個是我們居住的、
貓咪還活著的宇宙，

137
00:07:18,596 --> 00:07:20,605
另一個是死貓的宇宙，

138
00:07:20,605 --> 00:07:23,073
這個宇宙對我們來說是平行宇宙，

139
00:07:23,073 --> 00:07:25,616
它將永遠保持下去。

140
00:07:25,616 --> 00:07:28,089
在愛因斯坦量子物理課堂的最後，

141
00:07:28,089 --> 00:07:29,446
他告訴學生：

142
00:07:29,446 --> 00:07:32,860
「如果你們聽懂了，
那就表示我還說得不夠清楚。」

143
00:07:32,860 --> 00:07:34,399
（笑聲）

144
00:07:34,399 --> 00:07:38,681
休 · 艾弗雷特三世沒有因為發表論文

145
00:07:38,681 --> 00:07:41,329
得到諾貝爾獎，

146
00:07:41,329 --> 00:07:44,585
相反的，他放棄了物理學
並說「這什麼也不是」。

147
00:07:44,585 --> 00:07:45,699
（笑聲）

148
00:07:45,706 --> 00:07:47,428
然而，他可能是對的。

149
00:07:47,428 --> 00:07:49,448
要在他的年代校驗，

150
00:07:49,448 --> 00:07:52,578
必須要能夠看到一個個微粒，

151
00:07:52,578 --> 00:07:55,221
看見它們疊加的狀態，

152
00:07:55,221 --> 00:07:57,030
並對它們做實驗、觀測，

153
00:07:57,030 --> 00:07:59,946
在那個年代，這是絕對不可能的。

154
00:07:59,946 --> 00:08:03,390
但在我們的年代，1990 年代末期，

155
00:08:03,390 --> 00:08:06,098
在巴黎高等師範學校的實驗室裡，

156
00:08:06,098 --> 00:08:09,784
塞爾日 · 阿羅什教授的團隊

157
00:08:09,784 --> 00:08:14,046
實現了創造類似薛丁格貓實驗的壯舉。

158
00:08:14,049 --> 00:08:18,908
他們不用貓，而是用原子，
大顆的原子以及光，

159
00:08:18,908 --> 00:08:22,417
他們在實驗中觀測到

160
00:08:22,417 --> 00:08:25,637
原子處在疊加狀態，

161
00:08:25,643 --> 00:08:29,021
等同於一隻貓同時活著也死去。

162
00:08:29,021 --> 00:08:33,948
他甚至觀察到其中一種狀態消失，

163
00:08:33,948 --> 00:08:38,887
以某種形式，生成我們
今天世界的樣子。

164
00:08:38,887 --> 00:08:43,887
這個實驗在三年前為他
贏得了諾貝爾物理學獎。

165
00:08:43,901 --> 00:08:47,855
從 1924 年德布羅意的諾貝爾獎

166
00:08:47,855 --> 00:08:51,365
到 2012 年塞爾日 · 阿羅什的諾貝爾獎，

167
00:08:51,365 --> 00:08:56,483
我們跟隨了一個帶我們跨越
不同時代和領土的想法。

168
00:08:56,483 --> 00:08:58,673
為什麼要向你們描述這些？

169
00:08:58,673 --> 00:09:02,410
為什麼我們要聽這些半瘋的科學家

170
00:09:02,410 --> 00:09:04,718
論述這些半死半活的貓，

171
00:09:04,718 --> 00:09:06,618
還有到處存在的平行宇宙？

172
00:09:06,618 --> 00:09:09,920
它為我們提供什麼？
老實說，我很能理解

173
00:09:09,920 --> 00:09:13,147
你們根本不明白我們
為什麼資助這項研究。

174
00:09:13,147 --> 00:09:15,673
但你可能是錯的，

175
00:09:15,673 --> 00:09:18,942
德布羅益的發現與薛丁格的方程式

176
00:09:18,942 --> 00:09:22,345
創造了你們今天所使用的物品，

177
00:09:22,345 --> 00:09:26,347
像是電腦、手機、雷射

178
00:09:26,347 --> 00:09:30,117
還有幾乎所有你可以在醫院
見到的醫療器材，

179
00:09:30,117 --> 00:09:32,880
那麼阿羅什的發現呢？

180
00:09:33,100 --> 00:09:39,470
它為工業革命、
科技革命帶來可能性，

181
00:09:39,864 --> 00:09:43,955
通過成功找到半死半活貓的狀態，

182
00:09:43,965 --> 00:09:47,039
他為未來的計算機——

183
00:09:47,039 --> 00:09:49,433
量子計算機鋪了路。

184
00:09:49,433 --> 00:09:52,100
量子計算機是一種

185
00:09:52,100 --> 00:09:56,427
在機內運用原子疊加狀態的機器。

186
00:09:56,427 --> 00:09:57,990
你們跟得上嗎？

187
00:09:58,680 --> 00:10:02,261
多虧了這些，這些小原子，

188
00:10:02,261 --> 00:10:06,879
這些機器能夠做計算，
彷彿計算是同時發生

189
00:10:06,879 --> 00:10:09,491
在數十億個平行宇宙中。

190
00:10:09,491 --> 00:10:12,621
這意味著這樣一台電腦的效能


191
00:10:12,621 --> 00:10:17,094
會等同今天無數台電腦的總和，

192
00:10:17,094 --> 00:10:19,074
就是這樣。

193
00:10:19,608 --> 00:10:24,068
基礎研究是非常嚴謹的學科，

194
00:10:24,080 --> 00:10:25,887
有時它甚至完全沒有動靜，

195
00:10:25,887 --> 00:10:29,261
但它是革命的源泉。

196
00:10:29,261 --> 00:10:31,081
而背後的天才

197
00:10:31,081 --> 00:10:34,208
可能在任何地方誕生。

198
00:10:34,208 --> 00:10:36,413
我給你們一個例子：
塞爾日·阿羅什——

199
00:10:36,413 --> 00:10:39,836
那位我剛剛提過的先生，
出生在摩洛哥的達爾貝達，

200
00:10:39,836 --> 00:10:42,094
他 12 歲時來到法國，

201
00:10:42,094 --> 00:10:46,113
如果那時我們關閉了我們的邊界，

202
00:10:46,117 --> 00:10:48,606
我們會剝奪法國獲得
諾貝爾物理學獎的權力，

203
00:10:48,606 --> 00:10:51,231
及其在應用程序的潛力，

204
00:10:51,231 --> 00:10:54,237
（掌聲）

205
00:10:58,393 --> 00:11:01,878
科學知識絕對屬於每一個人，

206
00:11:01,878 --> 00:11:05,714
屬於你、我，以及在這裡
和其他地方出生的孩子們，

207
00:11:05,714 --> 00:11:09,086
我們有義務向他們分享和傳承知識，

208
00:11:09,086 --> 00:11:11,049
我這麼說是為了全體的福祉，

209
00:11:11,049 --> 00:11:14,436
因為很可能，甚至非常可能，

210
00:11:14,436 --> 00:11:18,073
手握我們未來鑰匙的
是一位來自外地的孩子，

211
00:11:18,073 --> 00:11:22,234
而不是來其他平行宇宙的孩子，

212
00:11:22,234 --> 00:11:23,717
謝謝大家。

213
00:11:23,717 --> 00:11:26,509
（鼓掌）