15.走向边缘
《爱因斯坦草坪上的不速之客》15.走向边缘,页面无弹窗的全文阅读!
“假如不同的观察者对相同的事件给出不同的说明，那么我们可以认为，每一种量子力学描述都对应特定的观察者。因此，我们不能认为，某个系统的量子力学描述（态和／或物理量的数值）是对实在的‘绝对描述’，我们应该认为，这种描述是系统特性的形式化或编码化，而系统特性与特定观察者有关……在量子力学中，‘态’和‘一个变量的值’——或者‘一次测量的结果’——是相关的概念。［1］”
当我读到卡洛·罗韦利（Carlo Rovelli）的论文时，我仿佛听到一个福音合唱团在我的脑海里唱“哈利路亚”。
我之前怎么从来没有听说过这些？如此简单，如此辉煌。这正是我们需要的东西。
正如惠勒在他的日记中所强调的，量子力学的核心问题是“合著”，即第二观察者问题。或者，正如惠勒所说的那样：“当几个观察者在同一个宇宙中‘工作’时会发生什么？”罗韦利在他1997年的论文《关系性量子力学》中着手解决这个问题，这篇文章是我在偶然间发现的，当时我正在物理学文献中绝望地搜索与量子谜题有关的新看法。
罗韦利首先把第二观察者问题与狭义相对论的洛伦兹变换问题进行对比。1887年，迈克耳孙－莫雷实验首先得出了这样的观察结果：所有观察者，不论其运动状态如何，都测出光以同样的速度运动。为了解释这个结果，洛伦兹提出，物体将会按照恰到好处的比例进行物理收缩或伸展，以抵消观察者运动产生的影响，从而使光的速度不变。这时是1892年，十多年后，爱因斯坦发表狭义相对论。洛伦兹变换解释了光速的不变性，但你只要稍微思考一下就会认识到，这样的解释真是疯了。如果我正在测量一束光通过一段路需要多长时间，并且我边测量边沿着这段路奔跑，这段路怎么可能知道要精确地缩短自己，以抵消相对于光速，我的速度造成的影响，令我相信光速是恒定的？更别说这会涉及怎样的物理过程了。洛伦兹变换给出了答案，但是，像量子力学一样，它似乎非常疯狂。
如果狭义相对论的方程已经由洛伦兹在1892年写下，那么爱因斯坦的贡献是什么呢？“是理解洛伦兹变换的物理意义。”罗韦利说。洛伦兹给出了正确的结构，但讲错了故事。罗韦利说：“这是一种相当不吸引人的解释，与我们研究波函数坍缩后得到的某些解释很相似。爱因斯坦1905年的论文突然指明了问题所在，指出了人们在认真对待洛伦兹变换时感到不安的原因：人们暗中使用了一个不适合被用来描述实在的概念（时间不取决于观察者）。”
换句话说，物体的长度并没有发生足以愚弄观察者的神奇变化，关键是空间和时间是取决于观察者的。放弃不变性，一切都突然说得通了。
对量子现象进行类似的重新阐释能解释所有怪事吗？能解释波函数坍缩、第二观察者悖论吗？罗韦利认为，前人的做法，比如，玻尔的做法或者维格纳的做法，“看起来很像洛伦兹的做法，洛伦兹假定，存在一种神秘的相互作用，这种相互作用是洛伦兹收缩理论的组成部分”。
“我并不想修改量子力学，使之与我对世界的看法一致。”罗韦利写道，“我要修改我对世界的看法，使之与量子力学一致。”
那么要修改的到底是什么呢？“要排除掉绝对的或者不取决于观察者的系统状态。这相当于要排除掉不取决于观察者的物理量的值。”罗韦利写道，“对世界事态的通用的、不取决于观察者的描述是不存在的。”
我回想起那天在IHOP，老爸和我在列出终极实在的可能成分时，跳过了对实在本身的讨论。“这就好像在说，蛋糕的原料是蛋糕。”老爸以前说过。但是现在看来，我们应该讨论它，哪怕只是为了把它从列表里删掉。根据罗韦利的观点，实在本身取决于观察者。这听起来很疯狂，这意味着，实在本身并不真实。
一旦你认为量子态取决于观察者，就不存在第二观察者悖论了。毕竟，悖论源于维格纳和他的朋友对同一事件给出矛盾的描述。但之所以产生矛盾的描述，是因为我们假设他们描述的是单一的事实。维格纳的朋友说，原子的波函数坍缩了；而维格纳说，波函数没有坍缩，而且这个原子和他的朋友处于叠加之中。哪一种说法是真的？根据罗韦利的观点，不存在“真”这种概念，坍缩是相对于维格纳的朋友而言的，没有坍缩是相对于维格纳而言的，故事结束。
“因此玻尔和海森堡的核心思想——任何现象直到被观察时才能成为现象——必须独立地被应用于每个观察者，”罗韦利写道，“这种对物理实在的描述，虽然从根本上讲是碎片化的……但却是完全的。”
一方面，我并不感到惊讶，或者说，我不应该感到惊讶。我已为迎接这一刻做了充分的准备。大象是在视界外被烧焦了，还是战战兢兢地活在视界内？这取决于你问谁。不存在包含事情“真相”的上帝视角。事情的“真相”取决于观察者。另一方面，罗韦利似乎将取决于观察者的东西提升到一个全新的水平。他认为一切都取决于观察者，并在此过程中重塑量子力学。
基础物理学在悖论中发展。它一直就是这样。物理定律对每个人来说都得是相同的，但如果光有相对运动，物理定律就不可能对每个人来说都相同了。这一悖论引领爱因斯坦提出了相对论。开弦必须服从T对偶，但考虑到它们的边界条件，开弦不能服从T对偶。这一悖论引领波钦斯基提出了D膜理论。另一个悖论引领萨斯坎德提出了视界互补性：信息必须逃离黑洞，但是考虑到相对论，信息又无法摆脱黑洞。还有一个悖论则使整个物理学界怀疑，是否每个观察者都有自己对世界的量子描述：纠缠必须是一对一的，而根据等效原理，纠缠不可能是一对一的。
解决悖论的办法只有一个——你不得不放弃一些基本假设，即最初令悖论产生的、有缺陷的假设。这类假设，对于爱因斯坦来说，是绝对的空间和时间；对于波钦斯基来说，是开弦所依附的子流形的不变性；对于萨斯坎德来说，是时空定域性的不变性；对于所有与火墙混乱有关的人来说，是“量子纠缠不取决于观察者”的思想。
量子力学让我们的神经短路，因为它提出了另一个悖论：猫必须在同一时间既活又死，而根据我们的经验，猫不能在同一时间既活又死。对此，罗韦利指出，具有内在缺陷的假设是：所有观察者共享单一的客观实在；你可以从多个角度同时谈论这个世界；宇宙以某种不变的方式“存在”。
我打电话给老爸，我们花了几个小时讨论罗韦利的论文。我们讨论他的论文对终极实在来说有什么意义，直到太阳升起，或者说，直到太阳相对于我升起。
罗韦利的关系性量子力学认为，波函数坍缩的情况取决于观察者，这使他能够应对一种叫做EPR的思想实验。这一实验由爱因斯坦参与设计，他希望该实验能从量子力学的薄弱处对其发起进攻。
作为一个坚定的实在论者，爱因斯坦不喜欢量子理论的这一说法：粒子如果不经测量就不具有性质。爱因斯坦说，如果量子力学是概率性的，那么概率反映了我们的主观无知，实在本身并没有什么客观的不确定性。
爱因斯坦（E）、鲍里斯·波多尔斯基（Boris Podolsky，P）和纳森·罗森（Nathan Rosen，R）一起提出了一个思想实验来证明这一点。EPR实验的主要内容很简单：你有两个处于量子纠缠中的粒子，比如说，一个电子和一个正电子。因为这两个粒子纠缠，所以它们可被同一波函数描述，它们的总自旋可以为零。因此，如果测得电子的自旋向上，那么正电子的自旋就必须向下，反之亦然。它们的自旋必须是反相关的，这使它们总是相加为零。
一个纠缠的电子－正电子对在康涅狄格州的中部产生，然后两个粒子分道扬镳，其中一个来到波士顿，另一个则去了费城。我决定对电子的自旋进行测量。对自旋的测量可以沿任何空间方向进行：x轴、y轴，或z轴。我选择x轴：我的电子的自旋是向上的。与此同时，在费城，我老爸准备沿x轴的方向测量正电子的自旋。但是他的测量结果其实已经确定了：它必须向下。他的测量只晚了几分之一秒。但结果是肯定的，向下。
我老爸的粒子是如何跨州“知道”我这边的测量结果的？我的粒子给我老爸发送的任何信号都必须跑得比光还快才能赶上费城的测量。但是，爱因斯坦不允许任何人或物跑得比光快，也不允许出现他所谓的“幽灵般的超距作用”。根据EPR实验，唯一合理的解释是，每个粒子始终有确定的自旋：电子的自旋在我测量之前就向上，而正电子的自旋从一开始就向下。确实存在某些途径，使得事物客观存在，不取决于我们的观察。虽然我们也可以选择沿着y轴或z轴来测量自旋，但粒子在每个轴上都进行了初始设置。这些确定的结果，或者“隐变量”，并未出现在量子力学的公式之中。因此，EPR实验表明量子力学是不完全的。概率代表的是我们认知能力的不确定性，而不是实在本身。
爱因斯坦很不幸，约翰·斯图尔特·贝尔（John Stewart Bell）粉碎了EPR实验。他计算出，任何隐变量理论都会为多重测量的结果带来错误概率，除非隐变量由幽灵般的超距作用控制。想保住不取决于观察者的实在，就必须打破相对论核心思想中的定域性。
贝尔定理在世界各地的实验室中被一遍又一遍地以不同的方式测试，所有测试都得到相同的结果：爱因斯坦错了。2007年，研究人员获得了特别确凿的实验室测试结果，《物理世界》头版头条刊登了一篇文章：《量子物理学对实在说再见》［2］。
尽管爱因斯坦拉开了量子革命的序幕，但是他不能接受量子理论所讲的关于实在的事。他想退到厚厚的玻璃后面，在那里他可以被动地观察一点也不在乎自己正在被他观察的实在。但为时已晚，量子力学已经砸碎了这块玻璃，而贝尔更在碎片上踩了一脚。
贝尔认为，我的电子的自旋是不确定的——它处在自旋向上和自旋向下的叠加之中——直到它在被测量时进行了随机选择。这一选择也决定了老爸那边的正电子的自旋情况，在一瞬间，速度比光速还快。由于没有人用超光速效应传输信息，所以这并没有公然违反相对论，但这是在打擦边球。
从贝尔开始，物理学家们就屈服于幽灵般的超距作用。他们说，事情就是这样奇怪。但这似乎从未完全正确。而现在，通过阅读罗韦利的另一篇论文，我彻底明白了为什么会这样。
“爱因斯坦的推理需要一个假想的超级观察者存在，这个观察者可以在瞬间测量［阿曼达］的状态和［她父亲］的状态。”论文说，“违反定域性的是假设这种非定域的超生命体存在，而不是量子力学。［3］”
关键之处是：EPR问题出现的原因似乎是我通过坍缩自己的电子的波函数，神秘地使远方的正电子的波函数坍缩。但是关系性量子力学给出了完全不同的故事。当我测量我的电子时，其波函数相对于我坍缩。对于我老爸而言，电子的波函数并没有坍缩，而我处在“测量出自旋向上”和“测量出自旋向下”的叠加之中，没有任何超光速的现象。他可以去一趟波士顿，使那里的叠加坍缩，从而发现电子的自旋与他的正电子的自旋反相关，但这是完全合法的、定域性的量子相互作用。从我的角度看，没有任何超光速的现象。从我老爸的角度看，也没有任何超光速的现象。看到超光速的现象的唯一途径是成为第三观察者，同时看到发生在波士顿和费城的事情，而这是不可能的。只要你对单一观察者所能看到的事情设限，就不会违反任何物理定律。
当然，这听起来有点熟悉。怎么解决黑洞信息丢失悖论呢？认识到单一观察者无法同时看到一个视界的两侧。那么在自顶向下的宇宙论中，明显的逆因果关系该怎样处理？认识到单一观察者不可能到宇宙外面去查看因果违逆。火墙悖论怎么解决？认识到单一观察者不可能看到一对多的纠缠。那么现在如何解决EPR悖论？认识到单一观察者不可能同时看到两次测量。我不能肯定，但我感觉到这里有个规律。
* * *
我把电话打到罗韦利的家里，他家在法国南部的马赛。
“我们试图从无名之地，从不可能的视角描述世界，这导致量子力学中出现阐释性难题——这是一个公平的总结吗？”我问。
“是的，”罗韦利热心地回答了我，“如果我们能够放弃来自无名之地的视角，放弃外部视角，并且接受‘取决于观察者’的想法，那么就没有难题了。这就是我的想法。”
“好吧，所以你得保证每次只涉及一个参考系，当你把你的测量跟别人的测量进行比较时，量子怪事就出现了。但是干涉现象呢，比如双缝实验？为什么你能在一个参考系中看到干涉图样？”
“我喜欢这个问题，”罗韦利说，“必须思考这个问题！当我们说干涉时，我们的意思是什么？为了产生干涉现象，我们需要两个东西相干。在双缝实验中，一条缝中有电子的组分通过，另一条缝中也有电子的组分通过，干涉是在两者之间产生的。但在本质上，电子并没有通过任何一条缝。干涉只是我们的一种说法，用来表示‘如果我在缝隙处测量，我会在这里或那里看到电子’。干涉并不指某事实际上正在进行中。它指的是一种对比，对比不同观察者的观察结果。用你的话来说，它指的是两个不同参考系之间的对比。”
的确如此。干涉是相的干涉，而相就是参考系，就是视角。叠加的奇特之处并不在于有许多个世界，而在于有许多个参考系。
“我一直在探究物理学不同方面的进展，我逐渐意识到，如果你试图从一个不可能的上帝视角来描述物理学，你总会遇到麻烦，”我说，“你必须用单一观察者的参考系定义物理学中任何有意义的事情。每个观察者似乎都有一个宇宙。宇宙似乎不是唯一的。”
“我明白你的意思，”罗韦利说，“这是现代物理学的挑战所在。它迫使我们放弃从前那个清晰的、客观的、定义明确的、可被完全描述的世界。量子力学要求我们放弃这些。这的确伴随着沉重的形而上学的负担。我们准备好按照这样的思想重新思考宇宙了吗？我认为，我们必须认真对待我们的物理学。”
“有趣的是，有很多前沿物理学家开始认识到，要理解实在，就要接受这样的看法：越来越多的东西是相对的。”我沉思着，思考我们从IHOP餐巾纸上划掉的东西。
“没错！”罗韦利激动地回答，“就是这样。当听说地球是圆的，人们觉得这在概念上太复杂，难以接受。悉尼人怎么会头朝下走路？最终人们理解了，并没有真正的朝上和朝下，它们是相对的。人们接受了这种想法。之后，要理解运动是相对的也很难。然后，要理解同时性是相对的也很难。我认为，量子力学是朝着同样的方向迈出的一步。它告诉我们，世界比我们所预期的更具相对性。一个观察者看到自旋向上，并不意味着该结论在其他观察者看来永远成立。”
对其他观察者来说不成立。我禁不住想起惠勒。认为每个人都重新创造宇宙的想法非常荒谬。“约翰·惠勒对你在关系性量子力学方面的工作有没有什么看法？”我问，“我最近花了些时间阅读他的日记，他似乎多年来都在量子力学的多观察者问题上挣扎。
“当然有，”罗韦利说，“我与约翰·惠勒关系很好。最初，他对我在量子引力方面的工作感兴趣。他用他典型的花式字体给我写了一封热情洋溢的信，这封信现在还挂在我办公室的墙上，他邀请我到普林斯顿举办一次关于圈量子引力的讲座——不用说，埃德·威滕和戴维·格罗斯提出了尖锐的批评，他们坐在台下当听众，如坐针毡。”
批评？戴维·格罗斯？我简直无法想象。
“后来，当我写关系性量子力学论文时，惠勒再次给予热情鼓励，还给我寄来一封非常漂亮的信以及一些材料。他就争议性问题写了很多材料，他把这些材料整理到一个文件夹里，文件夹的封面是橙色的，上面印着‘万物源于比特’。显然，我的关系性量子力学论文在很大程度上要归功于惠勒的直觉。惠勒明白，信息必须是正确的概念。但他一直在考量观察者，观察者观察世界，成就世界，同时又是世界的一部分。他关注这种结构造就的圆弧形轨迹，但并没有找到一种方法，使观察者之间的关系变得有意义。我在单一物理系统中将‘观察者’变成多重观察者；另外，量子理论赋予不同观察者相干性，我对这种相干性进行分析。我觉得惠勒会欣赏我所做的这些工作。不过当这些论文发表时，他已经老了，没有为此写什么东西。
“我后来还见过他，”罗韦利继续说道，“他对我真是非常热情友好，我无法忘记他的眼睛。我们一起散步，走了很久。他谈了很多，不过他的声音非常轻，我几乎听不到。他不时停下看着我。我感到他很慈祥。我到普林斯顿的第一天，他一大早就到我住的地方接我——他在前台给我打电话时我还在睡觉——和我一起吃早餐。然后，他带着我散步，走向研究所。最开始，我们谁都没说话，后来他对我说：‘卡洛，我以前也干过这样的事。’我说：‘什么？’他说：‘一大早来接人吃早餐，然后为他引路，一起散步去研究所。’我看着他。他说：‘是爱因斯坦，他躲过了纳粹来到这里。我接待了他，就像今天接待你一样。’他就是这样，总是很坚定，又总能深深地打动你。他带我参观了他首次和别人谈论原子弹的房间，在那里他跟爱因斯坦谈论给罗斯福写信的事……对不起，话题被这些记忆岔开了。惠勒一直是我心目中的英雄；你可以想象，作为一个年轻人，当英雄写信赞美我时，我会有什么样的感受。我珍藏着他寄给我的所有东西。1995年，他最后一次寄卡片给我，那时我写完了第一篇关系性量子力学的论文。这张卡片上说：‘亲爱的卡洛，很高兴你一直出现在我们这个令人费解的世界中。温馨美好的祝愿，约翰。’”
我的眼中浮现出罗韦利与惠勒详谈的情景。我有点担心，如果我们再多说点关于惠勒的事情，我就会像个傻子一样在电话里哭起来，所以我赶紧换了个话题。
“在关系性量子力学中，观察者似乎不可能测量自己。”我说。
“这一点令人着迷，”罗韦利回答说，“这极大地激起了我的好奇心，我已经跟那些对此感兴趣的哲学家谈过了。我一直都没有完全搞清楚这一点。的确，整体关系性视角以某种方式与不可能实现的完全自我测量相关。量子力学的整个结构告诉我们，我们的信息总是有限的。量子力学的世界在本质上是概率世界，我们只能掌握事物的部分信息。从形式上看，如果一个观察者可以对自己进行完全测量，他就违反了量子力学，但我无法讲清楚这一点，虽然这令我着迷。”
“似乎与哥德尔不完全性定理存在一定的联系。”我提出。
“是的，”他说，“绝对是的。我只是还没有弄明白。”
惠勒也一直没弄明白哥德尔问题。他已经感觉到命题逻辑、自我指称和量子力学之间存在着深刻的联系。在他心目中，确定一个命题的真值，比如，“雪是白的”或者“我裤子着火了”，相当于使一个量子波函数坍缩。在他的设想中，假如所有观察者——曾经存在的，还活着的，或者即将存在的——一起将值分配给足够多的布尔是／否命题，我们就可以共同构建宇宙。但是，惠勒方案中的缺陷也前所未有地明晰起来：没有集体性的宇宙。对我来说，我的裤子可能并没着火，但从其他视角来看，它可能恰好着火了。罗韦利优雅地证明了波函数坍缩及命题的真值都取决于观察者。惠勒希望有“合著者”，但实在没有“合著者”。当画出U形图时，惠勒曾假设，回望着自己的巨眼实际上是众多眼睛的化身，无数观察者都凝视着同一个宇宙。巨眼同时包含了所有可能的参考系。但是如果说我从黑洞物理学、视界互补性、自顶向下的宇宙论、火墙悖论，以及现在的关系性量子力学中了解到些什么，那就是：一个宇宙有一只眼睛，基本规则是你每次只能谈论一只眼睛，无论你在赛福安的参考系中，还是在斯困掳的参考系中；在我的参考系中，还是在我父亲的参考系中。观察者永远不可能跨越多个参考系进行观察。如果他们可以跨越参考系的话，物理学就崩溃了。惠勒认为这是一个参与性宇宙，他认为在同一时间可能有多个参与者。对于一个要到所有地方，跟所有人说话，问所有问题的人来说，最糟糕的就是唯我论——一个宇宙中只有一个人（一条蠕虫、一块石头）。
“在各种理由中，爱因斯坦－波多尔斯基－罗森实验是真正有价值的，因为它告诉我们，有两个观察者参与创造实在。”惠勒在他的一篇日记中写道，“我们关注如何往前走，研究两个或更多的观察者，两个或更多的‘系统’，两次或更多次观察，最终希望看到铁柱和混凝纸如何创造实在。”
罗韦利指出：EPR实验表明，不存在能被所有观察者共享的单一实在。每个人都陷在自己的混凝纸世界中。
惠勒知道哥德尔不完全性定理中隐藏着一些东西，一些理解量子力学和宇宙的线索，但他找错了地方：外部。就连哥德尔本人也犯了同样的错误。他并不为不完全性感到担忧，因为他敢肯定，不囿于数学，我们可以判定原本无法判定的事。“这个数学系统不能证明这个句子”，这在系统内不可判定，但是如果从外部看，我们仍然可以说这句话是真的；只不过，这种说法没法用数学表述——你不能在数学之外研究数学。一定还有别的东西，不太能站得住脚的东西，比如“直觉”。哥德尔说过，直觉在判断真伪方面是足够有效的。跟惠勒一样，他希望我们总能从外部赋真值，他相信人类心灵的力量可以弥补数学系统的不足。但鉴于他因噎废食的做法，他算不得乐观主义的化身。
我对物理学的全部了解让我有了这样的直觉：没有外部。你不能走到数学、宇宙，或者实在的外面。它们都是单面的硬币。
惠勒知道宇宙是个单面硬币，但他不想承认这一点。他认为，在个体与集体，内部与外部，自激回路与哥德尔观察者之间存在对峙关系，这种对峙关系是终极的。终极对峙关系深深植根在实在的核心处，是物理学的中心议题，是一个致密的、扭曲的大坑，承载着我们难以想象的宇宙形式。量子力学要求外部观察者令波函数坍缩，但广义相对论摒弃了外部观察者。量子引力必须解决这一悖论，但同时也要遵循斯莫林的名言：宇宙学的第一性原理必须是“宇宙之外为空”。
一个令人难以想象的东西只能从其自身的架构中产生出来。没有外部的东西只能在内部诞生。宇宙必须是一个自激回路，创造的火花就在它的肚子里点燃；宇宙靠一己之力成为自己。如果观察是生存的前提，那么宇宙别无选择，只能去观察自己。
我回想起老爸很多年前说过的一番话：你需要知道一些关于实在的事。我知道，看起来，你和你外面的世界是相互独立的。你能感受到这种分离的状态。但这只是幻象。里就是外，外就是里。我们喜欢认为自己与世界、自然是分离的；我们觉得自己是闯入者——闯入者在某一天神秘地醒来，发现自己在一个外化于自己的宇宙中。但是，我们是宇宙的碎片，是稍纵即逝的东西。正如惠勒所设想的那样，我们就是正在看着自己的宇宙。当我们自己就是镜子时，我们如何照自己呢？
我们身陷宇宙之中，这意味着我们无法在不描述自己的情况下给出宇宙的一致性描述。但是，哥德尔不完全性定理表明，自我指称表述不能在表述它们的系统内被证明。那么，宇宙学的自我指称表述呢？“在……之内”就是我们全部的情况。这根本无法得到证明。在物理学中，“证明”意味着“测量”，而测量就是收集信息。宇宙的哥德尔不完全性似乎限制了我们的信息量。如果自我指称表述不能通过物理测量得到证实，那么观察者就无法测量自己。
正如罗韦利已经向我证实的那样：“［量子力学的］整体关系性视角以某种方式与不可能实现的完全自我测量相关。量子力学的整个结构告诉我们，我们的信息总是有限的。”他不是唯一一个持此类想法的人。布索在论述S矩阵不能描述宇宙学时，也是这么认为的，“当封闭系统中的一部分试图测量另一部分时，就会出现这种情况……显然，如果某设备试图建立某个系统的量子态，那么该设备的自由度不得低于该系统的自由度”。［4］”事实上，科学哲学家托马斯·布鲁尔（Thomas Breuer）使用哥德尔式论证证明了“任何观察者都无法获取或存储足够的信息，所以也无法区分自己所在的系统的所有状态［5］”。
如果大象能够测量自己，让自己的波函数坍缩，那么它就不需要相对于自身之外的任何事物存在——换句话说，它将会在本质上存在。它将不取决于观察者。在自我肯定——也有可能是自我毁灭——的行动中，薛定谔的猫会在任何人打开盒子之前使自己的波函数坍缩。但通过量子力学——通过不确定性关系、互补性、EPR实验——我们可以证明，如果我们假设大象是某种客观的、不取决于观察者的固有存在，我们就会得到错误的答案。
通过将一切相对化，罗韦利拒绝以任何形式对观察者和被观察者进行本体论上的区分。他用量子一元论消除了竞争——所有的视角都是可能的参考系，没有哪个更好。这消除了一个看似矛盾的现象，即观察者不能同时是主体和客体，但在某种程度上又恰恰同时是主体和客体。我是相对于我的主体。我是相对于我老爸的客体。不存在令我同时是主体和客体的上帝视角，因为自我测量是不可能实现的。如果我能测量自己，我将同时是主体和客体，而量子物理学会土崩瓦解。禁止自我测量支持了维特根斯坦的直觉，“主体不属于这个世界；不如说，它是这个世界的边界”。
罗韦利已经向我们表明，只要我们假设可由多个观察者分享的单一实在存在，量子力学似乎就会陷入疯狂。放弃这一概念，所有的量子怪事就开始变得完美。我们可以通过接受物理学所要求的宇宙唯我论来化解第二观察者问题。这并不是埃弗雷特或维格纳曾短暂考虑过的、只有一个绝对观察者的唯我论。有一种极度依赖观察者的唯我论，这种唯我论本身就是取决于观察者的——正如罗韦利强调的，一个参考系中的观察者被另一个参考系中的观察者观察。
但这只有在观察者不能测量自己的情况下才成立。如果观察者能测量自己，量子态就是绝对的，整体逻辑就会变成布尔逻辑，干涉图样就会消失，量子一元论会分裂成一种危险的二元论，雷迪曼的实在论将败给爱因斯坦的实在论，月亮将在不变的天空中保持稳定，而我老爸和我会因为失败而垂头丧气，因为我们实际上是在同一个宇宙中工作，它是“有”，而不是“无”，它的存在永远无法解释。感谢上帝，我们有哥德尔。
一直以来，所有人都认为哥德尔的定理是关于知识极限的、深刻的悲观声明。但是，在“无”的宇宙中，极限正是我们所需要的。
谈到视界，我已经了解了有限视角的潜在影响。视界标志着一个观察者的参考系的边缘，视界面积可表示观察者能够获得的信息量。现在我明白了，在一个内含其观察者的宇宙中，固有的自我指称使观察者的信息具有局限性——观察者的信息是一种逻辑视界。我们的正宇宙常数、我们的德西特视界会是哥德尔不完全性的某种物理表现吗？
我觉得这太有趣了，从“不变”到“取决于观察者”的转变似乎总由这样的发现触发：某些自然特征长期以来被认为是无限的，或被认为等于零，但它们竟是有限的。在相对论中，有限光速——长期以来被认为是无限的——使空间和时间取决于观察者。在量子理论中，长期以来被认为是零的普朗克常数是有限的，它使所有由不确定关系联系在一起的物理特征都取决于观察者。所有人都曾认为，时空中一个区域的熵是无限的，但其实是有限的，这使时空本身取决于观察者。光速、普朗克常数、熵，它们都代表着自然界最根本的极限。这些极限都是线索。如果我们能找到这些极限，我们就可以找到实在。反之则找不到。
惠勒认为，信息是由命题演算的逻辑规则联系起来的二进制位，是构成实在的原子。“逻辑是建筑材料。”他草草写下。但逻辑已经被证明是取决于观察者的——一个参考系中的“对”，在另一个参考系中看起来则像“错”。在特丽贝卡大酒店的休息室中，弗蒂尼·马库普卢曾告诉我，我们需要使用非布尔逻辑——取决于观察者的逻辑——来对每个观察者只有部分信息这一事实进行解释。布尔逻辑是我们通常认为成立的普通逻辑，其基本规则是：如果p为真，那么非p就为假；或者，如果p意味着q而p为真，那么q也为真。还有特别重要的排中律：一个命题p，要么是真的，要么是假的，没有第三种选择。非布尔逻辑——量子逻辑——公然违反排中律。一个命题p，可以为真也可以为假，这取决于你问谁。
但是现在我看到，只有当你比较两个或更多的观察者的观点时，逻辑才变成非布尔逻辑。对任何一个观察者来说，p要么为真，要么为假。只有当我们试图同时从多个参考系来观察p，我们才会违反排中律。经典逻辑告诉我们，一个粒子要么通过这条狭缝，要么通过另一条狭缝。非布尔逻辑提供了第三个选项：粒子同时通过两条狭缝。但问题是，任何观察者都无法看到粒子同时通过两条狭缝。这需要一个不可能的上帝视角，类似于同时从黑洞视界内部和外部观察。盯着狭缝，你会看到粒子只通过一条狭缝。“光子同时沿着两条路径传播”之类的说法是错误的。这类说法假定存在某种单一实在；假定存在一种方式，使事情“实际上是这样”。但是大自然告诉我们事实并非如此。我们所了解的是：当我们比较观察光子路径的两种可能视角时，我们错误地假设存在两种视角共享的单一实在，光子看上去同时沿着两条路径传播，看上去遵循非布尔逻辑。
我们从来没有看到过既活又死的猫。叠加代表着视角的多重性，但根据定义，一个给定的观察者只有一个视角。叠加带有上帝视角的意味。我们从干涉图样中看到了叠加的证据，但正如罗韦利所说，干涉图样是多参考系比较的结果。我现在意识到，关键在于如果实在不取决于观察者，我们就不会看到干涉。所有视角都是等价的，你可以将一个映射到下一个，每个命题值与其他命题值完美地连接在一起，真上真，假上假。在萨斯坎德的FRW宇宙中，视角以同样的方式排列，直线连直线，这是一种代表不变性和终极实在的直线。但是，如果实在在根本上取决于观察者，那就意味着宇宙是“无”，那么我们就需要干涉，干涉能切实消除我们视角之间的分歧。干涉——非布尔逻辑的物理表现——的存在是因为没有什么是实在的；或者说，是因为实在是“无”。这种量子力学的“多参考系”解释使疯狂错乱的双缝实验真正开始变得有意义。
由于存在引力，逻辑必须是非布尔逻辑。引力就像一种逻辑规范力。在广义相对论中，所有观察者的时空局域小块都是平直的，但是当你试图把许多局域小块缝在一起时，它们并不总能准确对齐，最终你会得到一个能产生引力的弯曲时空。同样，当面对量子测量时，每个观察者的局域逻辑都是布尔逻辑——只有当你试图将一个参考系与其他视角拼在一起，形成单一实在时，才会出现非布尔逻辑。各个命题的真值不匹配。正如引力的存在可以解释为什么从其他角度看，惯性观察者在加速；量子干涉的存在可以解释为什么一个真命题从另一个角度看是假的。把局域逻辑缝在一起，它们会创造一个扭曲的逻辑空间。非布尔逻辑是一种虚构的逻辑。
命题：雪是白的。对我来说，真值为：是的。对另一些人来说，真值为：不是。按老派的布尔观点看世界，我们的失配信息能引发灾难。但是物理学现在告诉我们，我们不能同时谈论两件事。它们是非对易的规范副本，是违反量子力学后得到的同一头大象的两个克隆品，是来自同一比特的两个东西。萨斯坎德曾经表示过，一切都源于误用了“和”字。不是对和错——应该是：对或错。布索曾经表示，“量子引力可能不允许我们对宇宙进行单一、客观和完全的描述。它的规律可能取决于观察者——每次不超过一个——所在的参考系［6］”。选择一个参考系。选择一个局域布尔代数。选择一只眼。
这难道不是量子力学一直以来想要告诉我们的事吗？就像不确定性原理。我们不能同时精确地为位置和动量，或时间和能量赋值。“同时”是什么意思呢？就是在一个单一的参考系内。
玻尔和海森堡知道这一切。他们知道互补特征的值是相对于测量装置而言的。他们错在认为一旦一个特征被测量，它的波函数就会坍缩，它的值对所有地方的所有观察者来说都是固定的。如果想让上述错误看法成立，就必须认为观察者是站在物理定律之外的、特别的东西。玻尔正是这么想的，惠勒试图追随他的脚步。但惠勒在内心深处有疑虑，觉得这种看法立不住脚：如果观察设备和被观察系统之间没有区分线，就不可能有基本现象。但是这条区分线就像一个错综复杂的迷宫，从一个角度看，它在观察设备那边，可被认为是观察设备；从另一个角度看，它在被观察系统那边，可被认为是被观察系统。罗韦利最终找到走出迷宫的方法。事实上，换一个参考系，所有的观察者都可以是被观察者。实在从根本上取决于观察者。
爱因斯坦幽灵般的超距作用实在是怪异，因为它是凭空冒出来的。爱因斯坦应该比其他任何人都更了解这一点。他认为，纠缠破坏了定域性，光的速度不可被超越。但是，真正破坏定域性的是他所用的参考系——一个同时包含两个光锥的参考系。当然，爱因斯坦也许不为跨光锥描述物理学感到担心，因为尽管发现从一个参考系到另一个参考系，时间和空间会发生变化，他仍然认为，实在的某些基本特征是不变的。如果他是对的——如果一个电子的自旋对于所有可能的观察者来说总是向上的——那么他的上帝视角就不会引起任何麻烦。但麻烦却出现了。幽灵般的麻烦。出问题的不是定域性，而是实在。尽管爱因斯坦对老派实在论有着异乎寻常的执着，实在的基本特征却并不是不变的。它们取决于观察者。如果你试图从上帝视角对它们加以描述，你会得到错误的答案。
我知道爱因斯坦谈论的是一个宏大的实在论游戏，但我对此表示怀疑。爱因斯坦有没有想过，有些东西看似是不变的，但其实是相对的？
我需要整理一下思绪，把凌乱的材料拼凑在一起，于是我坐上了开往费城的火车。
当我按响父母家的门铃时，迎接我的是沉重的寂静。没有吠叫声，没有哼哼声，也没有摆动的尾巴。凯西蒂十一岁时腿上长了一个葡萄柚大小的肿瘤。它就像马戏团的演员一样抬着那条腿，这种状态持续了将近一年，直到疼得实在受不了了。兽医告诉我们，很难截肢，而且截肢也活不长。当凯西蒂的宇宙走到尽头时，老妈是它身边唯一的观察者。老爸把凯西蒂的碗和链子都放在自己的桌上。当他们告诉我这个消息的时候，我对着手机哭了。一切都是幻觉的想法也没有让我感到安慰。凯西蒂是我所见过的最甜美的幻觉。
我发自内心地渴望回到起点，回到H态，我想让事情变得有意义。“你有没有留下我们最开始讨论宇宙问题时写下的笔记？”我问老爸。
“应该在书斋的某个柜子里，”老爸说，“希望你能找到。”
书斋里，数不清的书堵在书柜门前。我卷起衣袖开始搬书，我把书放在沙发上，放在地板上还能放得下书的地方。这些书堆就像树的年轮一样，记录着我老爸在不同时间的兴趣点。靠前的是最近收集的宇宙学和量子引力方面的书，后面则是相对论和量子力学方面的书，接着是天体物理学和天文学方面的书。终于，我看到了最后一个书堆，这堆书种类很多：爱因斯坦的传记、薛定谔写的《生命是什么？》、鲍勃·迪伦的歌词汇编，还有几本哲学家艾伦·瓦茨写的书，其中一本是《禅之道》。
我翻着泛黄的书页。老爸曾经告诉我，他小时候放暑假时，曾躺在他家后院的吊床上读《禅之道》，那里距后来他和老妈抚养我的那个家只有三千多米。“这本书讲的是自我的幻觉，”老爸曾告诉我，“以及主体与客体的对偶性。我完全被这种思想征服，这种思想看起来如此简单，却又如此深邃。这使我对周围的一切都谨慎小心。那时的我就是这样。一只蜜蜂落在书页上，拉了泡屎，然后飞走了。我将书页上的污渍圈起来，并在空白处写道：‘蜜蜂在此处方便。’”
当老爸跟我讲那段经历时，我却在想，如果有一只蜜蜂在我的书上拉屎，我会怎么做。我很有可能将污渍圈起来，在旁边写下“算术”。我十四岁时偷偷溜出这间屋子，去文了我的第一个文身，老爸毫不知情。有趣的是，认同存在主义，同时又很焦虑的我文了汉字“禅”。我虽然很叛逆，但也想变得更像老爸。老爸的眼中藏着智慧，他有一双褐色的大眼睛，眼尾向下耷拉着，所以他看上去总是一副睡眼惺忪的样子。我的眼睛和老爸的眼睛很像，我认为这不是单纯的基因复制，而是一种神秘的联系。老爸的禅宗式思维使他顿悟，想出了H态。在这样的概念中，“无”和“有”在本体上相等。正是他的H态导致我撒了小谎，有了关于人生、一本书和一个宇宙的梦想。
书上蜜蜂粪便的痕迹让我觉得伤感，我把书轻轻放下，生怕破坏这个痕迹。我挪开了几本佛经和几本关于空间和时间的哲学书，还有几本威廉·卡洛斯·威廉姆斯的诗集。威廉姆斯是我老爸最喜欢的诗人。这可能是因为威廉姆斯的作品中有超现实主义和禅宗的特质，可能是因为威廉姆斯也在宾夕法尼亚大学当过医生，下班回家之后也过另一种生活。他写诗，我老爸追寻宇宙奥秘，在我看来其实是一回事。
当我最终打开书柜门时，我发现了一堆硬皮笔记本。我把它们带回到我的老卧室，趴在床上读起来。
一个笔记本，老爸只用将近四分之一，剩下的是白页；然后他莫名其妙地换新的笔记本用。每个条目都在阐释H态的意义，都在思索一个令人恼怒的问题：为什么会发生变化？
“‘有’和‘无’是对偶的，在极端状态下，它们成为一体……‘有’和‘无’都在H态中。因此，从‘无’中‘显出有’并不是什么概念上的飞跃。但‘无’怎样从无特征空间变成不均匀的、充满特征的、包含万物的宇宙？”老爸写道。
“一切——包括时间、空间、能量和实体——只不过表现了H态在表面上的变化，但H态最终不会改变。”他在另一处写道，“为什么会这样？根据定义，H态具有完美的均匀性，它不会改变。”
最后，老爸拼凑出一个答案：“我们可以用自然界的三个不同的、根深蒂固的理论来解释这个问题。事实上，如果H态不遵循这三个理论，它就违背了基本科学原则。”
首先是热力学第二定律。他写道，H态只有一个组态，H态的熵为零。根据热力学第二定律，熵必须增加。与此同时，因为H态极度均匀，所以它的熵是无限的。“H态既是终极有序的，又是终极无序的；既不是终极有序的，又不是终极无序的！它是两者的混合。因此，终极有序和终极无序是完全一样的！宇宙必须从H态中产生，并最终‘回归’H态。”
其次是对称性破缺。“H态具有完美的均匀性，按照定义，它是完全对称的。一个完全对称的状态是不稳定的……物理学家们已经认识到，对称性破缺使我们这个世界有了特征。如果一切都来自对称性破缺，那么一切都必须源自完全对称的状态：H态。”
再次是量子力学，老爸写道。根据量子力学的定律，宇宙中没有任何东西具有确定的能级，H态也是这样。不确定性原理要求H态放弃其均匀性。量子涨落产生了一种内在的振荡，从而形成了“物性”的基础，就像车轮必须围绕固定中心旋转一样。
“因为一切都是完全相同的，”他写道，“人们无法在H态内分辨精确的位置或时间。没有位置，所有位置都是相同的。没有时间，所有瞬间都是相同的。无论是在空间上，还是时间上，或者在任何其他的维度上，都不会有任何变化。但是，自然界所有的基本定律都表明，这种状态无法持续。它是不稳定的。热力学定律、对称性破缺和量子力学规定了H态从‘无’到‘有’的变化。既然在H态内没有空间或时间，那么这种变化将在全部空间中、全部时间内发生。你可以说，宇宙的起源始于一个点，但它的大小是无限的……均匀性是终极实在。模型是常规实在……‘无’不能存在。它是不稳定的。”
老爸的推理令人印象深刻，与这些年来我所遇到的物理学家的推理完全一样。比如，维尔切克就曾写道：“宇宙中最对称的相位通常是不稳定的。人们可以推测，宇宙在可能存在的最对称的状态下诞生，在这样的状态下，没有物质存在……最终，如果没有其他因素影响的话，不那么对称的相位将作为量子涨落出现……这种事件几乎等同于大爆炸……那么我们对莱布尼茨提出的伟大问题——为什么‘有’存在，而‘无’不存在——的答案就是：‘无’不稳定。［7］”
“无”不稳定，量子涨落将把“无”变为“有”——我们已经了解到，这种看法存在问题。它是一个整体故事，由全知全能的叙事者讲述，这个叙事者拥有不可能存在的上帝视角，拥有处在H态之外的参考系，由此，被定义为没有外部的H态将发生变化。更重要的是，它以量子力学存在为前提，没有回答惠勒的问题：量子何为。
但现在，多亏有罗韦利，我有了初步的答案。“量子何为”与“为什么是非布尔逻辑”是一样的。我现在知道了，非布尔逻辑是虚构的逻辑，当你跨越视界时，当你试图同时从多个角度描述实在时，这种逻辑就会突然出现。因为实在从根本上取决于观察者，所以量子逻辑是非布尔逻辑。不存在一种能描述事物“实际上是什么样”的单一方式，我和老爸各有自己的“实际上”，但不能两者兼有。
由于没有外部，H态不会发生变化。但是从内部来看，它似乎会发生变化，就好像从内部看，“无”就像“有”一样。在内部，光速是有限的，观察者无法看到一切。他们的视角是有界的。当你给H态加上边界时，它就不再是H态。它不再是“无”。它是“有”。
这一思路的问题在于，它需要有限的光速来定义光锥，从而定义观察者的视角。顽固的光速依旧在IHOP餐巾纸上，成为最后一个无法抹掉的、令人费解的成分。如果说观察者创造实在，那么观察者来自哪里呢？
我翻着老爸的笔记本，感到沮丧。老爸引用了老子的一句话，并在旁边画了一颗星：“道者，万物之奥。”
几天后的一个早晨，我起床后发现卧室门外的地上放着一篇文章。老爸老妈都去上班了。我昏昏沉沉地拿起文章，上面贴着一张便条：一条线索？
我坐回床上开始读文章。这是一位名叫洛朗·诺泰尔（Laurent Nottale）的法国天体物理学家的演讲稿。奇怪的是，这次演讲所属的会议不是关于物理学的，而是关于佛教的。我笑了。物理学与佛教？再加上鲍勃·迪伦和燕麦葡萄干饼干，这就是我老爸的伊甸园。
诺泰尔在演讲中说，相对论是关于“空”的理论，运动之空，时空之空。爱因斯坦最幸福的思想是，一个以自由落体方式运动的人无法感受到自己的重量。“多亏了这一点，”诺泰尔说，“他已经意识到看起来坚实、普遍的引力在本质上并不存在。［8］”它取决于观察者，它最终不是实在的。
“色即是空，空即是色，”诺泰尔引用《心经》说道，“这就是相对论告诉我们的。”
当我看到第十页的时候，我发现老爸标记了一段文字。“色即是空是因为总有可能找到一个参考系，在这个参考系中，事物消失了……事物在适当的参考系中……在自我指称系统中消失……这种看法适用于我们所考虑的任何特性。特性会在适当的参考系中消失。考虑任何你想考虑的东西，比如，颜色、形式、实体、质量、粒子，并把你自己放进其中，放进事物的内部，然后事物就消失了。在颜色之中没有颜色……波长决定颜色，如果你小于某种颜色的波长，这种颜色的概念就不复存在。它完全消失了。如果你处在光中，与它同步运动，那么光和时间就消失了（这正是爱因斯坦在十五岁时搞明白的问题，后来他在这一基础上创立了相对论）。因此，在运动中，没有运动；在位置中，没有位置；在粒子中，没有粒子。［9］”
我把这篇文章放在腿上。真是胡扯。
但就是这样。
这就是答案。
十几岁的爱因斯坦曾经问过，假如你以光速和光一起运动，光会是什么样子。当你换一种思路，思考对于光来说宇宙是什么样子时，会发生什么？光子会看到什么？
根据定义，光在空间中耗尽了它的全部时空商，没留一点给时间。换句话说，它不需要任何时间就能看到全部空间。从我的角度看，一颗距我500万光年的恒星发出的光要花500万年时间才能到达我的眼睛。但是从光的角度看，这一旅程是瞬间完成的。从光的角度看，光速不是光速，光没有速度，光在一瞬间就遍及各处。光子看不到宇宙。光子看到的是一个奇点。
它看到了H态。
我恍然大悟。如此多的东西依赖光速：视界、光锥、信息边界、参考系、观察者。只要光速是不变的，它们就是不变的。
惠勒也曾担心光的不变性。1985年8月27日，他在日记中写道：“我的图（U形图）展示了一种自反体系，但至少有一个基本元素，即虚线。”这虚线就是有限的、不变的光速。惠勒的自激回路可以为一切辩解——除了光速。
但是现在，我看到光速不是不变的。它不是实在的。这是实在测试。假如你能找到一个参考系，在这个参考系中某个东西消失了，那么这个东西就不是不变的，而是取决于观察者的。这样的东西不是实在的。诺泰尔指出了光速在哪个参考系中消失：光的参考系。
视界是实在仅存的部分，是沙堡在无边无际、千篇一律的海滩上的最后痕迹，是穿越宇宙历史回溯的虚线，是“有”和“无”之间最后的堡垒。视界是由光构成的。光被加速度和引力冻结在适当的位置。
但是，视界没有视界。
边界没有边界。
边界的边界是零。
那天晚上，我请老爸去我们常去的中餐馆吃饭，正是在那里，他第一次问我关于“无”的问题。
我知道，将自己的生活搞得像首尾呼应的电影一样太老套了。但我感觉应该这样做，这样做能提醒我，我们走了多远，同时也提醒我，几乎什么都没有改变。此外，我知道老爸特别喜欢吃这里的腰果鸡丁。
我们来到餐厅，坐在原来那张桌子旁——我发誓是那张桌子，但也有点怀疑我们都记错了。点餐后，我拿出笔记本。“好吧，”我说，“我把关键线索列出来了。”我逐一把它们读出来。
一：“无”被定义为一个无限、无界的均匀状态。这意味着，“有”被定义为有限、有界的状态。要从“无”到“有”，你需要边界。
二：没有非零守恒量。从某种意义上讲，一切都是“无”。
三：所有物理现象似乎都在边界上被定义，在视界上被定义。
四：只有在单一观察者、单一光锥的参考系中，物理定律才有意义。
五：根据自顶向下的宇宙论和惠勒的延迟选择，给定一个单一参考系，整个取决于观察者的宇宙历史将会展开。
六：视界互补性和全息时空表明，超出我的视界，没有什么是实在的，我的光锥分割出的区域似乎就是实在的全部。
七：我们的宇宙常数是正的，这确保任何给定的参考系都有无法回避的、取决于观察者的边界。宇宙从根本上说是分裂的。你永远也不会看到事情的全部。
八：宇宙微波背景辐射中的低四极矩似乎表明，整个宇宙的大小就是可观测宇宙的大小。
九：量子力学的关系性本质和哥德尔自我指称不可避免的局限性确保一个主体不会成为它自己的参考系中的对象，这转而使世界支离破碎。
十：M理论——迄今为止我们对物理世界最好的描述——似乎没有本体。
十一：实在从根本上取决于观察者。终极实在的每一种可能成分，IHOP餐巾纸上的每一项，都已经被划掉。没有什么是不变的。最终没有什么是实在的。
“这些线索勾画出一张漂亮的、引人注目的图片。”老爸说。
这是一种轻描淡写的说法。整件事有点不可思议，这一切为什么能够如此恰如其分？它们会归于何处？归于“无”？
“你觉得这一切意味着什么？”我问。
“我在思考你正在思考的事，”他说，“一切都是‘无’，都是H态，只有当你拥有有限的内部视角时，一切才看起来像‘有’。由于不存在外部视角，你只能有一个有限的内部视角。没有外部。但你还是可以通过光的视角、视界的视角进行转化，回到永恒的‘无’那里。”
这就是我正在思考的事。老爸将“无”定义为无限、无界的均匀状态包含着两层含义：“无”没有外部，并且“无”永远不变。这乍一看好像不太可能——如果不能改变，宇宙如何诞生？但是我在斯莫林的启发下得到了答案：宇宙必须起源于“无”的内部。通过边界给出某个内部参考系，宇宙就诞生了，它的历史从现在延伸到过去。自顶向下的宇宙只相对于其参考系存在。超出参考系，什么都没有。
上帝视角的失败标志着不存在任何超出单一观察者视角的实在。
“如果你从这样一个前提开始——内部参考系通过把无界的‘无’转变为有界的‘有’来创造宇宙——那么你实际上是希望物理学一次只在一个单一参考系内有意义，跨越视界考虑问题是错误的，当你这么做的时候，就会出现无意义的冗余。”我说，“如果单一参考系标志着实在的边缘，你会认为自己看到了某种证据，证明宇宙视界之外什么都没有。”
“像宇宙微波背景中的低四极矩那样的证据？”老爸笑嘻嘻地问道。
我也冲他笑。这是个诱人的前景。
有一点是明确的：存在的关键是边界。最初，我曾担心，单靠光锥我们无法保住“有”。给出无限长的时间，任何给定的光锥都将吞没整个H态，将“有”变回“无”。你似乎需要某些永久的东西，类似暗能量提供的那种永久的边界。但话又说回来，指出观察者不可以测量自己也许就足够了，也许哥德尔不完全性定理和不可能实现的自我测量牵制了“无”，世界总是被切成两半，观察者和被观察者。
要把“无”变为“有”，你需要信息边界，需要有限的信息量使‘万物源于比特’。惠勒在去医院的路上写道：“信息理论的某些特征就在物理学、时空，以及存在本身的底层。如果有人问我的临终遗言是什么，就是这句简短的话。”
我一直想知道，惠勒有那么多深刻的思想，他为什么把这句话作为他对实在本质的遗言。为什么不是自激回路或者边界的边界？为什么是信息？
现在我开始明白信息到底是什么：不对称。要记录一个信息，你需要两个可区分状态：黑色或白色，自旋向上或自旋向下，0或1。你需要二重性。但熵是用来衡量信息缺失的，熵带来对称性。分布均匀的气体是典型的高熵体系，看上去处处相同——高度对称。什么是对称性？对称是描述的冗余，信息的冗余。如果你需要描述一片有五个角的雪花，你只需要其中一个角的信息，然后告诉我一共有五个这样的角。你不需要挨个描述每个角，因为它们只是相同信息的重复。一片有五个角的雪花是对称的，因为一个角的信息被描述了五次。越是对称的东西，包含的信息越少。
老爸的H态中不存在任何分化，是完美对称的状态，这意味着其中没有信息，所以视其为“无”是有道理的。那么，如何从H态获取信息，把“无”变为“有”呢？给“无”加上边界就可以了。边界打破对称性，创造信息。边界取决于观察者，因此它创建的信息也取决于观察者。
楚雷克告诉我们：“在经典物理学中，你可以查明一个系统的状态，然后另一个人也可以查明这个系统的状态，你们意见一致。在量子力学中，这通常是不可能的。”
我现在明白为什么这是不可能的。进行一次量子测量相当于选择一个参考系。在所有可能视角的非布尔叠加中，没有分化，没有信息。量子干涉确保了这一点。当你通过一个单一视角，通过布尔逻辑，通过是或否进行测量时，你就打破了叠加的对称性，并随机产生了一些信息。“这是参与性的工作，”楚雷克说，“这是宇宙诞生的线索。”
“假如这个世界不是量子力学的世界，”我对老爸说，“那么它不可能从‘无’中出现。和通常的情况不同，我并不是说量子力学拿着某种你称之为‘无’的状态，然后用不确定性原理将‘无’变成‘有’。这不是什么了不得的想法。这是在假设从一开始就有量子力学。我的意思是，如果世界并不由量子力学描述，那么逻辑将是布尔逻辑，实在将是不变的。所有观察者对命题真值的看法一致。他们对于‘什么是真实的’看法一致。他们的观点之间不存在任何干涉，物理学将是经典物理学。但是，当你有了不变性，你就有了‘有’，有些事情，你就无法解释了。实在与‘无’在本体论的层面上将截然不同，你将陷入不可逾越的、逻辑无法修复的鸿沟。认为宇宙从‘无’中诞生，但现在是“有”是没有意义的——这种转换无法进行。假如宇宙本身就是‘无’，这一切就说得通了。如果宇宙是‘无’，那么最终只有‘无’是实在的。没有什么是不变的。这种不变性的缺失以量子力学的面目出现在我们眼前。”
“所以，如果宇宙中有真实存在的东西，如果宇宙是‘有’，量子力学就不能描述它了吗？”
“这是我的预感”，我说，“惠勒一直都知道量子是线索。我认为量子在提示我们：实在取决于观察者，一切从根本上说是‘无’。”
“你知道柏拉图的洞穴比喻吗？”老爸问，“所有犯人都在山洞里被拴起来，他们无法看到外面的真实世界，只能看到墙上的影子。我们可以消极地猜想，他们永远不知道真实世界是什么样的。但真相是，你必须待在一个有限的参考系内才会拥有实在。如果你没有受束于你的光锥，你会看到‘无’，看到H态。”
我点点头。“你本来没有信息。你需要打破对称性这个影子，才能拥有信息，而信息造就了世界。万物源于比特。”
我的兴奋之情溢于言表。很明显：有限的参考系创造出世界的幻象，甚至连参考系本身也是一种幻象。观察者创造了实在，但观察者却不是实在的。观察者之间并不存在本体论上的区别，因为你总能找到一个参考系，让某个观察者在其中消失：参考系本身的参考系，边界的边界。
“如果物理学家有一天发现一个不变量，游戏就玩完了。”老爸若有所思地说，“那将排除掉一个假设：宇宙实际上是‘无’。”
的确。但至少到目前为止，没有不变量，一切都是相对的，都取决于观察者。时空、引力、电磁力、核力、质量、能量、动量、角动量、电荷、维度、粒子、场、真空、弦、宇宙、多元宇宙、光速——它们一个接一个地降级为幻象。实在的表象消失后，只有“无”依然存在。
在我看来，这些结论来得太突然。灯光闪耀，五彩纸屑从天而降，我们仿佛光荣地成为百货店的第一百位顾客。我们来到餐厅。人们欢呼着，围着我们鼓掌。在人群中，我发现了一些熟悉的面孔。裙摆飘逸的是弗蒂尼·马库普卢。在她旁边，我看到卡洛·罗韦利和李·斯莫林。阿兰·古斯背着巨大的黄色背包站在那里。披着长发的詹姆斯·雷迪曼也在那儿。蒂莫西·费里斯站在那里，晃着车钥匙。安迪·阿尔布雷希特边笑边挥手，仿佛在说“别担心”。我一下子就瞥见了巴拿马草帽：是布罗克曼和马特森。在他们身后，我看到《科学美国人》杂志的菲尔。大概一分钟后，我发誓我看到了来自《曼哈顿新娘》的瑞克。一阵骚动之后，我听到萨斯坎德在谈论布朗克斯拐点，我看到他与拉斐尔·布索和汤姆·班克斯站在一起。约瑟夫·波钦斯基和埃德·威滕也在那儿。斯蒂芬·霍金坐在他们旁边的轮椅上。我发现基普·索恩站在后面，他穿着《星际迷航》中的制服。我看到一个头发浓密的人，我猜是楚雷克。在大家脚下有七只老鼠在乱跑，大家笑着大喊：“逮到了！”——其中一只老鼠没有尾巴，它的尾巴变成了绷带。突然，人们安静下来，让出一条道，一位老人正慢慢走向我们的餐桌。当他走近时，我看清了，正是惠勒。他先跟老爸握手，然后跟我握手。他笑着，一丝光芒在他眼中闪过。“我跟你说过的，坚持会得到回报。”
而在现实中，餐厅里很安静，世界上还散落着许多悬而未决的问题。在现实中，我们碰杯，微笑，开车回家。
我回到旧卧室里，拿着笔记本蜷缩在床上，我的眼睛追溯着那些线索。
老爸对“无”的定义有可能在本体论的层面填补了“无”和“有”之间的鸿沟。实在的所有成分和实在本身在根本上取决于观察者，这使反向跨越成为可能。我们已经找到了宇宙的秘密：物理学并不是世界背后的机制；世界是幻象，物理学是幻象背后的机制。
然而，很多问题依然存在。目前尚不清楚的是，宇宙学中的新范式——霍金和赫托格自顶向下的宇宙论、班克斯的全息时空，或者其他一些理论——会带来什么。目前还不清楚的是，在M理论的对偶性中还隐藏着哪些新的成分。我们似乎需要正的宇宙常数，以确保“无”看起来像“有”，但是终极理论会独一无二地决定宇宙常数的值吗？还是说，它的值像光速或普朗克常数一样，是无关紧要的？暗物质之谜如何破解？在大型强子对撞机的隧道中，或者在普朗克卫星所绘制的图样中，会不会出现有突破性意义的新数据？
就个人而言，我为所有悬而未决的问题感到高兴——它们意味着老爸和我还没完成任务，我们还在一起解决问题。对我来说，追寻宇宙的奥秘一直伴随着我的成长，我还没有做好长大的准备。
我们每个人都创造了自己的宇宙。我在我的笔记本中写道，当我知道还存在别的参考系，我和老爸在别的参考系中并肩干坏事时，我感到很欣慰。万一有一天需要的话，这将是我在世上的最后一句话。
我回想起那天在普林斯顿，我们第一次闯进物理学会议时的情景。我思考惠勒的四个问题，思考当我们了解一切之后要如何回答这些问题。万物源于比特？是的，但是每个观察者从相同的比特中创造出不同的宇宙，比特本身取决于观察者，比特在有限参考系制造的不对称性中诞生。参与性宇宙？参与性是对的，但宇宙不止一个。每个参考系都有一个参与性宇宙，你每次只能讨论一个宇宙。量子何为？因为实在从根本上取决于观察者。因为观察者从“无”中创造出信息。因为我们不能说事物“实际上是什么样”，不能跨越视界进行描述。存在何为？因为从内部看“无”，“无”看起来像存在。
是时候开始写我的书了。从装订线一直写到边缘，我深吸了一口气。
我不知道该从哪里开始，甚至不知道什么叫做开始。可以说，大约在1995年，我的故事在一家中餐馆里开始，当时，我老爸问了我一个关于“无”的问题。更有可能的是，故事始于大约140亿年前，据说那时，一个被称为宇宙的炽热厚重的东西诞生了。而且，我怀疑那个故事现在才刚刚开始。我知道这听起来怪怪的。不过相信我，更怪的还在后面。
致谢
对那些多年来为我耐心慷慨地花费时间和智慧的物理学家，我已无法用言语来表达我深深的谢意，他们给我的生活带来的深远影响无法估量。我特别要感谢伦尼·萨斯坎德、拉斐尔·布索、弗蒂尼·马库普卢、约瑟夫·波钦斯基、阿兰·古斯、汤姆·班克斯、卡洛·罗韦利、沃尔切赫·楚雷克、基普·索恩、李·斯莫林和詹姆斯·雷迪曼。
要是没有这几位优秀的经纪人——卡廷卡·马特森、约翰·布罗克曼和马克斯·布罗克曼——的帮助，这本书根本不可能面世。他们现在（尴尬地）得知，我想跟他们合作已经很久了。我想感谢他们给我这个机会，帮助我找到自己的声音。
能与兰登书屋的编辑团队合作，我感到非常高兴和荣幸，尤其要感谢我的编辑马克·塔瓦尼，因为当其他人放弃时，他接手了，并一直陪伴着我。如果没有天才文字编辑苏·沃尔高和乐于助人的流程编辑洛伦·诺维克，那么这本书肯定会是一团糟。感谢卢克·登普西——无论他现在身在何处——感谢他从始至终对这本书的信心。
我非常感谢美国哲学学会图书馆的工作人员提供的帮助，特别是查尔斯·格赖芬施泰因为我们查阅约翰·惠勒的日记提供了帮助。感谢图书馆的工作人员为保存这段宝贵的思想史所做的工作。
我特别感谢聪慧、善良、热心的玛吉·麦基，她阅读了整部手稿，并慷慨地提供了宝贵的指导意见。感谢赫斯特·卡普兰鼓励我把故事讲出来。感谢丹·福尔克阅读了这本书的大部分内容，我与他的友谊长达十年，他在物理学上帮了我很多。
感谢《科学美国人》的菲利普·任先生为我开启了新闻记者的职业生涯，也感谢所有才华横溢的编辑和科学记者。我永远对《新科学家》杂志社的大家庭心存感激，尤其感谢迈克尔·布鲁克斯、迈克尔·邦德和瓦莱丽·贾米森多年来支持我，为我奔走。
感谢萨曼莎·墨菲和丽贝卡·罗德里格斯，她们是我的好朋友。感谢温斯顿·洛克对我的信任，感谢乔·基奇为我提供灵感。感谢克里斯蒂娜·肖克·韦斯、斯蒂芬妮·德雷斯纳、凯文·克里根、娜塔莎·维尔利、凯瑟琳·汤姆金森以及所有这些年来与我一起生活，并鼓励我疯狂到底的朋友。
我的家人，特别是我的祖母温妮·盖芙特，对我来说意味着整个世界。我想表达我对威廉·盖芙特长久以来的敬佩，他从来不会低估思想的力量。我无法用语言表达我对哈里和玛丽昂·贝格尔松的爱，他们不再与我在一起，但我至今仍能感觉到他们在帮助我成长。
如果没有我母亲马琳·盖芙特的支持，这次旅程永远无法开始。她和我的哥哥布莱恩·盖芙特一直是我灵感的源泉，是我的好朋友——他们忍受着餐桌上的无数次物理学对话，绝对应该得到某种奖章。
最后，宾夕法尼亚州的中餐馆，我的宇宙冒险的起点，我要冲它大喊一声：我永远不会忘记腰果鸡丁。
词汇表
暗能量：导致宇宙膨胀加速的不明力量，很有可能是爱因斯坦的宇宙常数。
暗物质：一种假想的物质形式。暗物质不通过电磁力或强力相互作用，但人们认为暗物质的引力将恒星固定在星系内。
昂鲁辐射：由依赖观察者的粒子构成的热流，又被称为伦德勒粒子。受伦德勒视界影响，昂鲁辐射相对于加速观察者存在。
奥卡姆剃刀：一个哲学准则，当一个人面对一系列在经验上等价的选择时，最简单的理论通常是正确的。
暴胀：宇宙在一个短暂的时期内快速膨胀，膨胀速度比光速还快，这发生在宇宙诞生后的一万亿分之一秒内。
暴胀场：假想的标量场，存在于宇宙大爆炸后的一瞬间。暴胀场被认为始于假真空态，其衰变引发了暴胀的超光速膨胀。
本体论的结构实在论：一种哲学立场，认为世界不是由物构成的，而是由数学关系或结构构成的。
本体：存在之物，实在之构件。
波函数：量子实验结果的概率分布。波函数对量子态的全部可知信息进行编码。
波粒二象性：粒子同时也是波。当你测量一个粒子时，它总是粒子；波的一面在量子干涉中可见，量子干涉因相位差而产生。只有波有相位，所以粒子一定是波。不过，相位不是粒子所固有的——它描述了你观察粒子时所在的参考系。
玻色子：自旋量子数为整数的载力子。例如，光子携带电磁力并且自旋为1，引力子携带引力并且自旋为2。
不变性：同一性。如果某个特征从一个参考系到另一个参考系不会发生变化，那么该特征具有不变性。
不确定性原理：对共轭对进行测量时，对其中一个元素的测量越准确（如动量或能量），对另一个元素的测量就越不准确（如位置或时间）。不确定性原理反映了量子算符不对易：测量顺序很重要。这表明量子特征从根本上取决于观察者。
不完全决定性：一个物理状况有多重的、同样有效的理论解释，我们没有办法确定其下隐藏的真正的实在。结构实在论化解了不完全决定性，因为不同的理论通常具有相同的数学结构，我们由此得到真正的、可知的实在。
测度问题（永恒暴胀）：在永恒暴胀创造的无限多元宇宙中，所有可能发生的事情都会发生无数次。在这种情况下，我们无法进行任何概率计算，因为所有概率都是无穷大除以无穷大。
测量问题（量子力学）：一个量子系统在被测量之前同时处在多个状态中，正如干涉现象所证明的那样。但当我们测量这个系统时，我们发现它处在一个单一的状态中。测量意味着什么？为什么我们的测量会对实在造成影响？
超对称：超对称理论认为，玻色子和费米子只是看待单一、统一客体的两种方式。这应该意味着每个已知的玻色子都是一个已知的费米子伪装成的（反之亦然），基本粒子的数量减半。但是这种情况并没有出现。相反，每个已知的玻色子都有一个未知的费米子与之配对（反之亦然），基本粒子的数量翻倍，其中一半还有待被探索。另一方面，如果你使超对称成为一种局域对称，那么超对称可将粒子家族的数量减少到1，并将引力与其他已知力统一起来。
超新星：爆炸中的恒星。
超引力：一种将广义相对论与超对称结合的理论。超对称是一种局域对称——在一个参考系中看起来像玻色子的东西，在另一个参考系中可能看起来像费米子——所以需要一种规范力来修补参考系之间的偏差。这种规范力是引力。
D膜：一种膜，从一个视角看，像是开弦可以在其中终止的空间区域，而从另一个视角看，又像可以移动或可以形成黑洞的物体。
大爆炸：该理论认为，早期的宇宙是高温致密的，然后膨胀、冷却。这就是该理论的全部内容。
德西特／共形场论（dS/CFT）：一个假想出来的反德西特／共形场论（AdS/ CFT）模拟物。在dS/CFT中，我们的德西特宇宙中的物理学与宇宙低维边界上的共形场论是对偶的。然而，这种表述将描述一个没有任何观察者能进入的整体宇宙，因为在德西特空间中，任何观察者都被困在有限的、被事件视界包围的区域中。
德西特空间：正的宇宙常数产生向外推的力，使宇宙加速膨胀，使物质的密度被稀释，直到宇宙变空，只剩下宇宙常数。此时，德西特空间形成了。在德西特空间中，每个观察者都被其独有的视界所包围，所以在德西特空间中，没有哪两个观察者能看到同样的宇宙。
德西特视界：在德西特空间中，宇宙加速膨胀。即使时间无限长，光的传播距离也是有限的，因为当光穿过任何给定距离时，距离本身在变大。对于惯性观察者来说，宇宙中有一个区域，从这个区域来的光永远触及不到他。将宇宙的可及部分与黑暗部分分隔开来的事件视界被称为德西特视界。它取决于观察者，与观察者的位置相关。
等效原理：爱因斯坦最幸福的思想。无引力的加速系和有引力的惯性系之间没有区别。换句话说，引力最终不是实在的，它是一种规范力，它导致在惯性系中可见的实在与在加速系中可见的实在失配。
低四极矩：在宇宙微波背景中，在大于60度的尺度上缺乏温度涨落。
叠加：一种物理现象。在叠加中，一个量子系统在同一时间处在多重、互斥的量子态中，比如，“死猫”和“活猫”。我们无法直接测量叠加，因为一旦被测量，叠加便消失了。但我们可以在干涉图样中看到叠加存在的证据。叠加反映出量子理论的非布尔逻辑。
对称性：同一性。系统的对称性确保某些特征在变换中保持不变。
对偶：两个完全不同的物理描述之间一对一的数学等价性。
对易：如果A×B=B×A，则A和B对易。如果A×B≠B×A，则它们不对易。对易关系告诉你顺序是否重要。例如，量子不确定性会告诉你：在一个单一的参考系中，先测量粒子的位置，再测量它的动量，还是先测量它的动量，再测量它的位置，这种顺序很重要，因为你测量的第一个量的精确度越高，你测量的第二个量就越不准确。
多元宇宙：无因果联系的宇宙的全集。
EPR实验：爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森构想的思想实验，三人试图通过这一实验表明量子理论不可能完全描述实在。如果两个粒子的特征（比如说，自旋）是相关的，那么测量其中一个粒子的特征值似乎会立刻决定另一个粒子的特征值，不管粒子之间有多远的距离。三人通过EPR实验得出这样的结论：由于相对论不允许瞬时超距作用存在，那么一定存在着所谓的量子隐变量，使粒子在任何时候都具有被明确定义的值——甚至是在测量之前。贝尔定理表明，局域隐变量的说法是有缺陷的，而卡洛·罗韦利的量子力学关系性解释则通过揭示量子测量的结果取决于观察者，解决了EPR悖论。
反德西特（AdS）空间：在这种空间中，宇宙常数是负的，这使空间弯曲得像马鞍一样。扭曲的几何使光可以在有限的时间内传播到空间的无限远处并返回。在反德西特空间中，所有观察者的光锥重叠在一起，所以所有观察者都看到同样的宇宙。
反德西特／共形场论（AdS/CFT）：胡安·马尔德西纳在1997年的突破性发现。由五个大维度和五个小维度组成的反德西特空间中的弦理论（有引力）完全等同于空间四维边界上的共形场理论（无引力）。等式一边看起来像弦，另一边看起来像粒子；一边看起来像五个大维度，另一边看起来像四个维度。没有哪种描述更真实，所以实在本质的模糊性被引入了，这是全息原理在实际中第一个令人信服的例子。
反粒子：反粒子有与自己对应的普通粒子，两者质量相同，但电荷相反。或者可以说，反粒子是沿着时间的负方向运动的普通粒子。
非布尔逻辑：一种逻辑系统。通过取消排中律，允许既真又假的值出现，非布尔逻辑否定了布尔式的真假非此即彼的逻辑。
非欧几何：一种抛弃欧几里得第五公设——平行线永远不会相遇——的几何体系。广义相对论的弯曲时空由非欧几何描述。
费米子：量子自旋为半奇数的物质粒子，如电子，其自旋为1/2。
弗里德曼－罗伯特－沃克（FRW）空间：一个简单的、均匀的、膨胀或收缩着的宇宙。
干涉图样：当波相遇时出现的图样，相位在重合处相加，在错位处相消。
哥德尔不完全性定理：如果一个足够复杂的数学系统——一个能对自身进行表述的数学系统——是相容的，那么它就不可能是完全的。也就是说，它将包含根本无法被证明的表述。
关系性量子力学：卡洛·罗韦利对量子力学的解释，强调了量子测量的观察者依赖性。
观察者：观察者是参考系，或者也许是参考系之源；观察者在空间中受到有限光速的限制。
惯性观察者：匀速（而不是加速）运动的观察者。惯性观察者会落入黑洞，在本书中被称为斯困掳。
光锥：光锥是一种时空区域，覆盖和给定观察者有因果联系的所有东西。如果有什么东西在你的过去光锥中，你可以看到它。如果它在你的过去光锥之外，你就无法看到它——从宇宙诞生到现在，太远的光还没有足够的时间到达你这里。如果有什么东西在你的未来光锥中，你的行动会影响到它。如果它在你的未来光锥之外，那就是永不可触及的。
广义相对论：爱因斯坦最杰出的成果，通过引入引力场，使惯性观察者和加速观察者地位平等；以精确的方式弯曲时空，将失配的参考系对齐，并确保我们不会错误地把对同一实体的不同描述当成不同的实体。
广义协变性原理：爱因斯坦的关键理论，认为当我们将时空分割成空间和时间时，不存在最优选择——以任何你想要的方式分割时空，物理学的基本定律都不会改变。在既有加速系又有惯性系的世界中，需要微分同胚变换才能得到广义协变性。
规范：相位或参考系。
规范玻色子：一种载有规范力的粒子。
规范对称性：所有规范或参考系生来平等，没有哪个能提供更真实的实在。
规范力：规范力可以解释两个参考系间的失配描述。例如，电磁力的存在使我们不会把对同一电子的两种不同描述——从一个参考系到另一个参考系，同一电子的相位会变化——与两个不同的电子相混淆。
H态：一种无限、无界的均匀状态，也叫“无”。
黑洞：引力强到连光都不能逃逸的时空区域。
黑洞信息丢失悖论：当黑洞通过霍金辐射蒸发并逐渐消失时，跌入其中的东西会面临什么情形呢？如果内部的东西逃逸了，那么爱因斯坦的相对论就是错误的。如果内部的东西没有逃逸，量子力学就是错误的。但相对论和量子力学都没错。
红移：如果一个光子的波长变长，其频率和能量则相应地降低。当光子源远离观察者时——与星系随着宇宙的膨胀远离我们的情形相似——就会发生多普勒红移。当光从其源头向观察者运动时，在空间膨胀或引力的作用下，光也会发生红移。
霍金辐射：当事件视界出现时，空间中空无一物还是充满粒子？观察者们对此意见不一。那些依赖观察者的粒子被称为霍金辐射。
加速度：速度变化量与发生变化所用时间的比值。
加速观察者：加速观察者的运动速度或运动方向是变化的。加速观察者在本书中被称为赛福安。加速观察者位于黑洞之外。
假真空：暂时稳定的状态，但不是系统可能达到的最低能态。如果时间足够长，假真空就会发生衰变，降为最低能态。
景观：弦理论所描述的10500个真空的集合。景观可以通过若干方式形成，在这些方式中，额外的空间维度可以被压缩。每个真空对应它自己的宇宙，有自己的局域物理定律和自己的宇宙常数值。
纠缠：一种量子叠加的形式。处在纠缠中的两个系统由一个单一的波函数描述，这导致信息不在单个系统中，而在系统间的关联中，虽然两个系统在空间中是分开的，但这种关联依然存在。
局域：单一观察者可以进入的区域，在单一光锥的内部。
夸克－胶子等离子体：由自由漫游的夸克和胶子构成的热等离子气体，存在于宇宙的最早期。
粒子：粒子是庞加莱对称性的不可约表示，粒子的概念必须在具有庞加莱对称性的时空——没有引力的平直时空——中才有意义。在引力的作用下，粒子没有独立于观察者的定义。在任何情况下，粒子都绝对不是小球。
量子不可克隆定理：未知的量子态不能被复制。
量子色动力学（QCD）：描述胶子如何通过强力将夸克结合在一起的理论。
量子引力理论：将爱因斯坦的引力理论、广义相对论与量子力学结合起来的万有理论。
量子宇宙学：将量子物理学引入宇宙起源演化研究的理论。量子力学中的测量问题严重冲击了该理论，因为根据定义，宇宙没有外部，所以无法被测量。
流形：局域地看，流形是平直的欧几里得空间，但从整体上看，流形可能是弯曲、扭曲的。广义相对论的关键规则是，要使曲线与直线匹配，你必须让纸弯曲。这张纸就是流形。
伦德勒视界：因观察者加速而生的事件视界。只要观察者继续加速，来自宇宙远处的光线就永远追不上他，这使得宇宙的一部分黑暗且不可被触及，就像黑洞一样。
洛伦兹变换：一种在两个惯性系或两个匀速运动的参考系之间进行变换的方法，通常将一个参考系的时间换成另一个参考系的空间，反之亦然，同时在两个参考系中保持总时空间隔相同。这是狭义相对论的关键工具，可使光速在所有参考系中保持恒定。
洛伦兹对称性：一种对称性，确保以不同速度匀速运动，或相对旋转的惯性系之间具有等效关系。
M理论：量子引力理论的神器之一。这是一个宏大的理论，弦理论的五个版本和十一维超引力只不过是它的影子。它描述一些物体，如粒子、弦和膜，但它们没有一个是它的基本成分。事实上，我们尚不清楚M理论是否有基本成分。
命题：一个陈述句，可被认为是真的或假的，如“地球是圆的”或“2＋3＝7”。
庞加莱对称性：一种对称性，确保以不同速度匀速运动的惯性系之间，相对旋转的参考系之间，以及处在时空不同位置的参考系之间存在等价关系。这是闵可夫斯基时空的对称性，是爱因斯坦狭义相对论的平直无引力时空的对称性。粒子只有在具有庞加莱对称性的时空中才是不变的。
普查员：伦纳德·萨斯坎德假想的观察者，居住在FRW空间中，是永恒暴胀中的一系列真空衰变的最终产物。普查员的光锥将会不断扩展，这使他在原则上可以测量宇宙中的任何区域，除了测量他自己。
普朗克尺度：极小的尺度（10-33厘米），或者相当于极高的能量（1019电子伏特）。在普朗克尺度上，量子效应对时空的影响变得极端。更小的尺度或更高的能量会使时空坍缩成黑洞，所以普朗克尺度就是边界，超越这个边界，时空就失去了所有的意义。
奇点：时空曲率变得无穷大的地方。广义相对论及空间和时间的所有概念在此处都失去了意义。
强互补性：物理学只在单一观察者的参考系内有意义。从量子力学的角度讲，这意味着每个观察者居住在自己的希尔伯特空间内。
取决于观察者：从不同的参考系观察某物，观察结果会发生变化。
圈量子引力理论：一种量子引力理论，认为时空由面积和体积的离散单位组成。
全息原理：在一个给定的时空区域中，重建物理学所需要的所有信息都可以在该区域的低维边界上被编码。或者也可以说，一个给定时空区域的信息总量一定小于普朗克单位下其边界面积的四分之一。
人择原理：一种似乎有赘述意味的表述，认为我们的宇宙特征必须与我们的生物存在相容。为什么？也许是因为我们生存在多元宇宙之中，不同的宇宙有不同的特征，我们毫不惊奇地发现自己生存在一个可以令我们生存的宇宙中。也许是因为——正如约翰·惠勒所说——宇宙创造观察者，而观察者在创造宇宙中发挥了作用。
认识论：认识论研究什么是可知的，研究我们如何得知一件事，或为何无法得知一件事。
S对偶：将一个弦理论的强耦合机制与另一个弦理论的弱耦合机制等同起来的对偶性，揭示了看似截然不同的弦理论其实是对同一理论——M理论——的不同描述。
S矩阵：一种计算方法，计算粒子相互作用的各种结果的出现概率，要求观察者站在所研究的系统之外。
熵：信息量的测度，用来衡量描述一个物理系统的所有细节所需要的信息量。
时矢：时矢是一种概念，指的是时间只会向前运动。
世界线：观察者穿越时空时的轨迹。
事件视界：时空中光不能穿过的面。视界将时空分隔成没有因果关系的区域。
视界互补性：你可以根据事件视界一侧的内容描述宇宙，也可以根据另一侧的内容描述宇宙，但是不可能兼顾。
守恒量：守恒量的不变性由物理定律确保。所有的实验都表明，宇宙中不存在非零守恒量。
数学结构：一组同构元素，或一个数字的等价表示。
双缝实验：一个经典、疯狂的量子实验。在这个实验中，粒子被射在有两条狭缝的屏上。在屏的另一侧是一块记录粒子落点的感光板。当两条狭缝都打开时，通过双缝的光会在感光板上形成明暗相间的干涉图样，表明光具有波动特性。当单个光子一个个地被发射时，它们逐渐形成与上述干涉图样相同的图样，这个奇怪的事实似乎告诉我们单个光子同时穿过两条狭缝。如果把一个探测器放置在其中一条狭缝处以观测光子的路径，那么光子就只通过一条狭缝，干涉图样消失。
T对偶：一种弦理论的对偶性，它将半径为R的空间和半径为1/R的空间等同起来，将大和小等同起来。它源于弦体验几何学的奇特方式。
同构：一对一的对应关系。例如，二维全息图中的加扰信息与其呈现的三维图像同构。
退相干：一种过程，在这种过程中，量子叠加态（及其干涉图样）因与环境相互作用而被迅速摧毁。这解释了为什么我们看不到既死又活的猫。
万物源于比特：惠勒用这句话来表达他的一种看法：物理对象在本质上只是信息的配置。
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）：美国国家航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器是一种空基望远镜，可以测量宇宙微波背景辐射的温度变化。
微分同胚变换：一种通过引入力，比如引力，在错位的点之间进行转换的方法。要使曲线与直线匹配，你必须让纸弯曲。这是广义相对论的关键工具，也是规范变换的一个例子。
唯我论：认为“我”是宇宙中唯一有意识的生物，也是唯一读过这句话的观察者。
维格纳的朋友：在尤金·维格纳的思想实验中，他的朋友在实验室里测量一个原子的状态，使其量子波函数从具有一系列可能性坍缩为单一的事实。而维格纳却站在实验室外面，从他的角度看，原子的波函数并没有坍缩，反而与描述他的朋友的波函数纠缠在一个叠加中。谁是对的呢？波函数坍缩了没有呢？
希尔伯特空间：一种表示量子态的数学向量空间。
希格斯玻色子：希格斯场的激发。
希格斯场：一种交换左右旋粒子的普适场，使粒子具有质量而又不违反规范对称性。
狭义相对论：爱因斯坦的理论。狭义相对论令光速在所有参考系中保持不变，但从一个参考系到下一个参考系，空间和时间间隔可以发生变化，这使所有惯性参考系地位平等。由此，一个观察者所认为的时间，可能是另一个观察者所认为的空间。所有观察者对四维时空间隔的看法是一致的。
弦景观：弦理论所描述的10500个真空的大集合，每个真空都有自己的物理常量值，比如宇宙常数。
弦理论：一种量子引力理论，假定不同类型的基本粒子是一种单一实体——弦——的不同振动形式。超对称弦在九个空间维度上振动。
相位：相位描述相对于给定的观察者，波在自己的周期中传播到了什么位置。相位并不是波所固有的——它定义了观察者观察波时所在的参照系。
虚粒子：一种源自真空的、与其反粒子一起出现的粒子。时间和能量通过量子不确定性被联系在一起，所以时间越精确，能量越不精确。在很短的时间内，大量的能量在真空中波动，根据E＝mc2，这也意味着质量。质量以粒子的形式存在，但是这种粒子依赖借来的能量，所以很快就与其反粒子一起消失了——除非这种粒子与其反粒子被事件视界隔开，这时这种虚粒子就变成了真实的粒子，并被称为霍金辐射。
虚拟力：虚拟力源自观察者的视角。由于自然界的四种基本力——引力、电磁力、强力和弱力——都是规范力，所以它们都是虚拟的。
延迟选择实验：延迟选择实验是惠勒版本的双缝实验。在延迟选择实验中，由观察者决定是测量粒子通过双缝时产生的干涉图样，还是测量粒子通过哪条单缝，并由此破坏干涉；这一决定发生在粒子已经通过双缝或单缝之后。换句话说，观察者的测量选择决定了宇宙的历史，而观察者所决定的历史，却又先于观察者的测量选择存在。
因果钻石：某个观察者过去曾触及的和未来将触及的宇宙区域的总和。观察者的过去光锥和未来光锥相交，形状就像钻石一样。
永恒暴胀：根据暴胀理论，宇宙源于一个最终会衰变的假真空，但是，由于不确定性原理，假真空的各个区域不会同时衰变。当一个区域衰变时，其膨胀速度比光速还快，形成一个与原始假真空没有因果关系的气泡宇宙。假真空的剩余区域也会衰变，形成其他气泡。假真空的增长速度比衰变速度快，所以未衰变的区域总是更多，并且永远不会停止产生气泡。任何可行的暴胀理论都必然走向永恒，创造出一个无限多元宇宙。
宇宙：我们必须准备质疑“宇宙”这个词。——约翰·阿奇博尔德·惠勒
宇宙常数：宇宙常数原本是爱因斯坦广义相对论方程中的一项，现在则被认为是真空本身的固有能量。如果它的值是正值，那么它对真空施加负压，导致空间加速膨胀。如果它的值是负值，那么它对真空施加正压，使空间在每一点上都向内收缩。
宇宙微波背景（CMB）：宇宙大爆炸所产生的残余辐射，由光子组成。由于宇宙膨胀，光子的频率已被拉伸到微波区域，并将空的空间加热到2.7开尔文。
整体：包含许多光锥的大尺度描述，比任何一个观察者能看到的尺度都大。
重子：由三个夸克组成的任何粒子，包括原子中心的中子和质子。
自顶向下的宇宙论：斯蒂芬·霍金和托马斯·赫托格关于宇宙学的看法，这一看法认为，观察者可以通过现在的测量，从量子可能性的叠加中选择宇宙的历史。这是惠勒的延迟选择的最大化：当前的观察者创造了137亿年的宇宙历史。