2021年的诺贝尔物理奖，颁给了三位来自不同国家的科学家：
“以表彰其对地球气候的物理建模、量化变化和可靠地预测全球变暖（for the physical modelling of Earth’s climate, quantifying variability and reliably predicting global warming）”；
“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用（for the discovery of the interplay of disorder and fluctuation in physical systems from atomic to planetary scales）”。
广义相对论：极为宏大。
量子论：极为细微。
宇宙和粒子：其实可以归并到前两讲。
空间的颗粒：引力空间和宇宙涨缩。
概率、时间和黑洞的热：时间箭头是最最美妙、最最玄虚的一个概念。我个人对此非常着迷。我看过的《没有时间的世界》其中提到的那个时间箭头在其中神秘消失的“哥德尔宇宙”（关于这个主题，可以参考果壳的一篇文章：http://www.guokr.com/post/439536/）让我浮想联翩。
我们：讨论了人之存在，特别是意识的本质。这一讲篇幅最长，也是我最喜欢的两讲之一。其中提到的自观察产生意识确实是意识产生最靠谱的说法之一。这和量子力学的关联是非常深的。
这本书薄薄98页，七个主题，标价39元。我个人感觉贵了一些。
本书适合于任何大学之前的学生阅读，更适合文科生冥想。
昨天（2017.5.2）应思客读书会的邀请，为大家再次进行了一次《缠绕的意念》分享。
一、关于缠绕
所谓缠绕（Entanglement），它是量子力学的那个特性（THE characteristic trait of quantum mechanics——薛定谔说的）。要理解这个定义，先要理解另一个定义。
按照相对论的理论，我们这个宇宙中信息传递的最高速度是光速c。所以，没有任何信息可以真正地瞬时传递。事件发生的地点与观察该事件的地点的距离除以光速，是该事件发生的“信息”传到该观察地点所需要的时间。比如说，太阳距离我们8分半钟的距离，所以如果太阳在你看到这句话的时候毁灭了，我们必须等到8分半钟之后才能观察到这个事件；半人马座阿尔法星是距离我们最近的恒星，它离我们有4.7光年，所以这颗星球上发生的事情，我们要等4.7年之后才能知道。如果我们要和半人马座阿尔法星的人进行通讯，在现有的通讯基础上，需要9.4年才能完成一个来回（round trip）。
我们将时间变换为空间，也就是说，一个事件的发生（以及由此引起的因果关系）必然有一个空间的范围（域）。在这个域范围之外的，不受这事件的影响（没有因果关系）；反之，在这个域之外的事件，也不会影响这个域内的事件（没有因果关系）。在物理学中，这个域可以用下面的这张图加以形象的展示：
这是一个光锥（Light Cone）。
我们再将这个概念加以通俗化的理解：一个事件的发生不能瞬时影响到别处的另外一个事件（假定这两个事件之间有因果关系）。这就是物理定律中的定域性原理（Principle of locality）。
So far so good, right?
从牛顿的经典力学体系出发，我们已经习惯于“确定性”。我们观察一个小球在光滑斜坡上的滚动，我们通过测量时间以及该时间点小球的位移，我们可以计算出小球的速度、加速度……这些都是有公式可以推导的。而且，如果我们的信息越多（比如知道斜坡的滚动摩擦系数），我们就能更精确地进行计算和推定。
确定性是物理学（以及诸多科学）的基础。它也有着重要的哲学基础。我们不愿意生活在一个不确定的世界中，而且对确定性（也就是对各类规律）加以了解和掌握后，人就成为“主宰”。Alas，这是多么美妙的感觉！正如波普为牛顿写的悼词所云：
自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。 上帝说：让牛顿出世吧， 于是一切豁然开朗。
但是！量子力学出现了……这个搅局者说：没有确定性！一切都是随机的！不要天真地认为氢原子的电子在一个固定的轨道上绕着氢原子核做周期运动！这个电子“弥散”在原子核周围，形成一团电子云，电子云的“浓度”表示了电子出现在某个位置的概率！这个电子确切的位置没有任何意义！如果我们去观察这个电子，只能说“它有x%的概率出现在y”这个位置。 如果这一基本事实不能确定，所有基于这一基本事实的事实何谈因果？何谈确定？
很久以来，人们一直认为，人的观察（包括通过仪器进行的观察）对物理事实不会有任何影响。不管你用什么方法去测试，在计算了误差之后，重力加速度g必然是一个常数；电荷常数e也必然是一个常数……这些常数是隐藏在我们这个宇宙的深层架构中一些东西决定的。这些东西不会因为人的观察以及观察方式的不同而不同。
但是，在量子领域，这个想法受到了重大的挑战。观察不再是一个纯客观的行为，它会对观察的结果产生直接的影响。考虑这样一个情形：
我们用一个光子去测量一个电子的位置。电子“是如此地小而轻，以至于光子对它的撞击决不能忽略不计了。……它回来怎么报告呢？是的，我接触到了这个电子，但是它给我狠狠撞了一下后，飞到不知道什么地方去了，它现在的速度我可什么都说不上来。”（引自《上帝掷骰子吗》，p155）。
海森堡经过一番计算，得出了一个著名的公式：
[latex]\sigma_x\sigma_p\ge\frac{h}{4\pi}[\latex]
这个公式是20世纪三大定理之一（另外两个中一个是爱因斯坦的相对论，一个是哥德尔的不完备性。三者都是“否定性”的定理）。将它翻译成大白话，就是：
我们越是精确地测量到位置，那么对动量测量的误差就越大；反之亦然。换句话说，我们永远无法同时准确地观察的一个物体的位置和动量。
注意！这不是因为我们的观察设备不够精确、或者我们的观察方法不够精细造成的误差！而是物理世界内含的深刻本质。无论我们如何改进我们的观察方法和观察设备，这个误差一定有一个必然的下限。
观察还有一个重要的特性。一旦进行了观察，就会将2中所讲到的“随机性”抹除，一个原本按照概率演化的波函数并固定了下来（虽然被固定为怎样我们无法事先得知）。这是一个“塌缩”：事件从无穷多可能性中选择了一个呈现给我们。
我们简单讨论了：定域、不确定性和观察。现在让我们进入缠绕。
假定有两个光子从某个源射出并已经缠绕在一起。那么根据守恒定律，这两个光子的自旋一定是相反的（一正一反）。但是我们不知道哪个光子正转，哪个光子反转。这两个光子在宇宙中旅行了一年。其中一个光子来到了我们的地球，我们对它进行了观察，发现它是正转的。那么于此同时，另一个与它相聚两光年的光子会立即呈现反转的特性！
我们对地球光子的观察事件在瞬时改变（或者说确定了）2光年以外那个原来自转状态不确定的光子的自转状态！
这就是缠绕最让人头痛不已的情形！这一观察行为和结果是违背定域性原理的！
二、意念或者说意识的产生
人的意识是如何产生的？
我们很多人从小就接受唯物主义的教育，物质决定意识。但是至少到目前，对人意识的产生机理并没有任何合理的解释。一种说法是，人的意识之所以产生是因为自观察的结果。于是量子态不断塌缩，形成了我意识中的我。
是不是很玄？老实说，到了这个领域，所有的科学理论几乎都噤声了。我们没有解释。
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昨晚的分享我个人觉得还是很成功的。也许是因为自从看到《缠绕的意念》后，过去两年的时间里我就一直在思考这些问题，所以也正好趁此机会和大家分享一些我的想法。
老书新读，收获也就是在于此吧。
看了Walter Isaacson的《乔布斯传》，写了几篇评论，决定再看他写的另一本伟人传记：《爱因斯坦传》，书籍全名是：Einstein: His Life and Universe。
前几天和老彼得闲聊的时候，我说，其实爱因斯坦的狭义相对论中所用到的数学知识你现在已经全部学过了。也就是说，狭义相对论牵涉到的数学模型其实只停留在初中数学层次。他听后的反应是很不明觉厉。
爱因斯坦到了普林斯顿后，就再也没有离开过美国，在学术上也再没有任何值得称道的成就。他的精力全部投入到至少在目前看来仍然毫无希望的统一场论中。驱使他这么做的是他一生信奉的理念：
Nature is pleased with simplicity.
他极力反对量子论所提倡的不确定性——该不确定性可以简单的归纳到一句话：上帝掷骰子吗？
对于爱因斯坦而言：
For some people, miracles serve as evidence of God’s existence. For Einstein it was the absence of miracles that reflected divine providence. The fact that the cosmos is comprehensible, that it follows laws, is worthy of awe. This is the defining quality of a “God who reveals himself in the harmony of all that exists.”
对某些人而言，奇迹是上帝存在的证据。而爱因斯坦认为，正是奇迹的不存在，才体现了上帝的天意。宇宙是可被理解的，它遵循法则，这一事实值得敬畏。“上帝在万物的和谐中展现祂自己”的要旨也就是如此。
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物理史上有两个“奇迹之年”（Annus Mirabilis）。1666年的牛顿，他在那年提出了微积分、运动学、光学、引力方面的开天辟地的工作。1905年的爱因斯坦，他在那年提出了光电效应、布朗运动、狭义相对论以及最著名的公式[latex]E=mc^2[/latex]。当然，爱因斯坦后来在1915年继续提出了广义相对论。但是自此之后，爱因斯坦也就在物理上没有值得一书的新成就了。还是那句话：
因为按照羊皮纸手稿的预言，就在奥雷连诺.布恩蒂亚译完羊皮纸手稿的最后瞬刻间，马孔多这个镜子似的（或者蜃景似的）城镇，将被飓风从地面上一扫而光，将从人们的记忆中彻底抹掉，羊皮纸手稿所记载的一切将永远不会重现，遭受百年孤独的家族，注定不会在大地上第二次出现了。
爱因斯坦如此，他在普林斯顿最好的朋友、最平等的朋友哥德尔也是如此。
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20世纪的物理学的标记是三个“性”——或者说三个“定理”、“原理”：
爱因斯坦的相对论，海森堡的不确定性原理，以及哥德尔的不完备性。（Einstein’s relativity, Heisenberg’s uncertainty, and Gödel’s incompleteness.）这三样东西都有着其深刻的哲学内涵。
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爱因斯坦常以“犹太人”自居。由此出发，定义了他的政治倾向。他彻头彻尾反对的是对自由的限制，崇尚的是不守常规。他的这一个性实际上也直接影响了他的学术研究：在绝对时空当道的时候，他发明了相对论；在量子论势如破竹所向披靡的时候，他固执地选择统一场论。我相信，与他同时代的人以及我们这些后人，一定会禁不住的设想，如果爱因斯坦早早抛弃他那不靠谱的统一场论，而与哥本哈根学派联手进行量子论的研究，他又会有怎样了不起的突破和成就呢？但是，我们也明白，如果爱因斯坦那么做，那么他也就不是爱因斯坦了。
Creativity required being willing not to conform. 创造力需要的是刻意不去遵从。 The development of science and of the creative activities of the spirit requires a freedom that consists in the independence of thought from the restrictions of authoritarian and social prejudice. 科学以及其它创造性精神活动的发展需要的是自由，它包含在思想的独立性中，并不受权威和社会偏见的约束。
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我的世界观和爱因斯坦接近。最近读过的《上帝掷骰子吗？》只能让我对量子力学不明觉厉，细思恐极。我是相信一定有终极理论的。这个世界一定是由确定性的规律主宰，而不是随机性。这也是我的政治主张和立场。
原文出处：http://bbs.sjtu.edu.cn/bbstcon,board,joke,reid,1292212201.html
这是秋季学期的最后一天，外面正在下着雪，天也渐渐黑了下来。教室里冷极了，玻璃窗比外面的天还要冷，碰都不敢碰一下。在这又冷又黑的晚上，同学们都回家过年去了，一个蓬头散发的小女孩在教室里坐着。她从家里出来的时候还穿着一件外套，但是有什么用呢？那是一件很大的外套——那么大，不知是哪一年买的。为了写式子的时候更方便，她做题时就把它脱掉了，同学们常常嘲笑说，那件外套还是旧量子论时代的款式。
小女孩只好一个人做推导，一双小脚冻得红一块青一块。她面前的讲义划得满满的，桌上的草稿纸上还画着一些费曼图。这一整天，她都没有啃一口馒头，只是天黑前到教师饮水处的热水机那偷偷打了两杯热水喝。还有一个公式推不出来，谁也没帮过她。
可怜的小女孩！她又冷又饿，哆哆嗦嗦画费曼图。发黄的日光灯管把光颤抖地砸在她的干枯的长头发上，那头发卷曲着披在肩上，看上去很久没梳，不过她没注意这些。每个桌上都堆满了草稿纸，教室里飘着一股油墨的香味，因为这是交作业的deadline——她可不会忘记。她闻到那些油墨香味，就好像不饿了。
她在一个微分方程的地方停了下来，蜷着趴在桌子上。她觉得更冷了。她不敢跟老师说，因为她数理方法学得太烂，这么简单的题都解决不了，老师一定会骂她的。再说，换做别的作业题一样难。这些方程都长得极其怪异和生疏的，网上也找不到答案。
她几乎绝望了。啊，哪怕一次小小的成功，对她也是有好处的。但是她每算一遍就得出来一个结果来，每一次的结果还是不同的。如果有参考答案，她就知道哪一个是算对了的。如果能保证下一遍能算对，她就敢再用几十张草稿纸重新算一遍，但是她是不敢啊，她怕又多出一个不同的结果来。原来她不是这么粗心的，主要是天气太冷了，冷啊冷，只怕现在冷得她连分离变量法都不记得了。她突然想到可以用电脑来解微分方程，但她也不会M ATLAB，不会Mathematica，不会 Maple，现在学也来不及了，她真的不会这些啊，电脑上的Linux都是师兄帮她装的。
她终于崩溃了，泪水珠子在眼睛里打转，突然她看到眼前模模糊糊出现一片蓝天，粒子在那里产生湮灭，啊！波函数，她看到满世界都是波函数，各种算符在跳跃着，刷刷刷刷，过程一行一行出现了，答案自己跳了出来。那些符号太亲切了，她把小手按在空气中抓了抓，多么温暖多么明亮的符号啊，简直像一只只的蜡烛。这是一道奇异的火光！小女孩觉得自己好像坐在一个带空调的会议室里，沙发是那么的柔软，暖暖的风是那么的和蔼，每一个符号每一个方程都在对她微笑。啊！多么舒服啊。哎，怎么回事？她揉了揉眼睛，刚想站起来走过去，想看得仔细一些，波函数坍缩了，会议室不见了，沙发不见了，暖风停了，什么都没有了。她坐在硬生生的凳子上，盯着前面蓝皮的砖头一样厚的两卷曾谨言。
她又用铅笔在一张纸来开始算。数学符号又开始跳跃了，啊，她感到自己越过了朗道势垒，要成为真正的物理学家了。会议室的光落在桌子上，那儿忽然变得像打印出来的paper 那样洁白工整，她可以一直看到paper上的字迹。SCI期刊的logo，劲道的Abstract和 in troduction。更妙的是这篇paper的一作者，赫然署着自己的名字！看上去那么诱惑，一直向这个穷苦的小女孩走来。这时候，波函数又坍缩了，一切都消失了，只剩下蓝皮的砖头一样厚的两卷曾谨言。
她又用铅笔飞快地算了一张纸。这一回，她感觉自己站在斯德哥尔摩大学的礼堂里。条幅上写着“热烈欢迎诺贝尔物理学奖得主演讲”，比她看到过的条幅都要大，都要美。红色的条幅上贴着那几个白色的黑体字，和CCTV里常常出现的一样。眼前是许多优美动人的式子，那些都是她发现的，各种可爱的算符在跳跃着，满世界都是波函数，都在向她眨眼睛。小女孩向眼前的波函数伸出手去。这时候，眼前的算符还在，听众还在，礼堂还在，暖风还是和蔼地存在着。只见那些公式那些算符越升越高越升越高，最后成了在天空中闪烁的星星。有一颗星星落下来了，在天空中划出了一道细长的红光。 “有一个什么人快要死了。”小女孩说。唯一疼她的师兄告诉过她：一颗星星落下来，就有一个灵魂要到爱因斯坦那去了。 她又迅速拿起铅笔开始算了一遍。这一回，她把所有的白纸都用上了，飞快地算着。师兄出现在亮光里，是那么温和，那么慈爱。 “师兄！”小女孩叫起来，“啊！请把我带走吧！我知道，波函数一坍缩，你就会不见的，像那漂亮的会议室，发表的paper，软软的沙发和暖风机，就会不见的！” 她来不及削铅笔，她赶紧拿起另一支备用笔飞快地算着，白纸一张张地算着，上面写满了式子，要把师兄留住。纸上的费曼图的光，把会议室照得跟白天一样明亮。师兄从来没有像现在这样高大，这样英俊。师兄把小女孩抱起来，搂在怀里。他们俩在光明和快乐中飞走了，越飞越高，飞到那没有波函数，没有费曼图，没有微分方程，没有作业，没有电动没有理力没有热统没有量子没有原子核的地方去了。
第二天清晨，这个小女孩坐在教室的座位上，两腮通红，嘴上带着微笑。她死了，在学期末的教室里死了。春天的太阳仿佛升起来了，照在她小小的尸体上。小女孩坐在那儿，手还紧紧握着一支短小的铅笔，身边散落着雪片般的稿纸，怀里抱着蓝皮的砖头一样厚的……
“她太想把作业完成……”人们议论纷纷。谁也不知道她曾经看到过多么美丽的东西 ，她曾经多么幸福，跟着她的师兄一起走向新世界的幸福中去。
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个人感觉，写的太唯美了……
BT群对大型强子对撞机的关注是理所当然的：因为大型强子对撞机（Large Hadron Collider）的英文缩写正好是LHC，本群著名的“来回抽”令狐虫同学。 更科学的报道见这里：http://songshuhui.net/archives/1519.html。
令人发直的一件事情是，本群著名的“不被BS不舒服斯基”+“专业代买单”的猪手，居然到今天才了解到了这个缩写。所以，必须再次被我们BS一哈。
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其实我想说的是，我对下面的这段论述感觉还不够严谨。先引用一下：
为了更严肃的驳斥这种“杀手黑洞”说，科学家们对在额外维理论成立的情况下可能存在的迷你黑洞进行了计算。1TeV相当于质子静止质量的1000倍，相应的史瓦西半径（黑洞最大半径，只有把质量完全压缩到这个半径以内才会形成黑洞）为10的负18次方米，就小数点后面要挂上17个零才会出现第一个1。因为引力是一种弱力，即使形成了这样的黑洞，对没有接近这个距离的物体也不会有影响。正如你我直接非常接近也不会相互吸引（感情因素除外），用物理术语来说，黑洞的碰撞截面大约是10的负36次方米，这个碰撞截面比中微子的碰撞截面还要小。那么当这样一个“赤裸”黑洞经过地球的时候会发生什么事情呢？ 假设地球完全由铁组成，其密度每立方米有8吨，也就是5乘以10的30次方个原子核。黑洞经过200公里的距离才会碰到一个原子核。而且原子核比直径要大1000倍（面积是一百万倍），对于黑洞来说，它只是一团夸克和胶子构成的云雾，黑洞很有可能只会吞掉它的极小一部分质量，这样的碰撞对黑洞的行为几乎没有任何影响。经过100次碰撞之后，黑洞就会离开地球，这还是考虑黑洞会稳定存在不会蒸发的情况。
我不是一个很专业的物理学者。不过我也知道，一个论证是不应该出现“有可能”、“极小”、“几乎”等定性的描述的。而且，似乎这个论证里还没有考虑到波粒二象性。象那么小的一个“黑洞”，必然是会表现出波的特性，那么恐怕其碰撞截面不会只是10-36方那么小了吧？那这样一来是不是有问题？
当然，这些只是我这个超级外行的推测。
不论如何，一群科学家和支持他们的政府们，可以用20年时间，用N多亿的资金来完成这样一个工程。而所做的工作，在我们这些世俗的人的眼光中，是根本没有任何“价值”的，也是根本没有任何“商业回报”的，那么这份毅力（注，不是yili）就是我们值得钦佩的。所以，我也能理解，为什么“这台吸引了全世界物理学家目光的仪器，本来计划于8月份开动，但由于北京奥运会的热度，所有的电视频道都被占用，而LHC的科学家希望能够向全世界进行现场直播启动仪式，以展现现代物理学对当代社会的重要作用，因此推迟到了今天。” 毕竟奥运会四年就可以开一次，而这样的举动在人类的历史上还是第一次。
世界的目光是应该向那些我们根本不认识，而且“根本不会创造价值”的人们投去了。
致敬！期待！
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