1. 黑洞
1.1. 模擬黑洞可以很快耗盡普通數(shù)字超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力
1.2. 并沒有人真正知道當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星在引力作用下坍縮時(shí)會(huì)發(fā)生什么诈闺，因?yàn)閻垡蛩固苟珊土孔永碚搶?huì)失效廉白，對(duì)這些的認(rèn)知將需要新的物理學(xué)
1.3. 事件視界
1.3.1. 事實(shí)上运褪，這是在2021年通過將地球周圍的一系列射電望遠(yuǎn)鏡的光聚集在一起巡李，創(chuàng)造了一個(gè)與地球本身大小相當(dāng)?shù)纳潆娡h(yuǎn)鏡而拍攝到的
1.3.2. 研究表明，在距離地球約5300萬光年的名為M87的星系中心昙啄，事件視界是一個(gè)被超高溫發(fā)光氣體包圍的暗球
1.4. 黑洞可能會(huì)坍縮成一個(gè)奇點(diǎn)僵缺，這是一個(gè)密度難以想象的超壓縮點(diǎn)
1.4.1. 黑洞在以驚人的速度旋轉(zhuǎn)
1.4.2. 數(shù)學(xué)表明，如果你從環(huán)中掉下來食绿，可能根本不會(huì)死侈咕，而會(huì)進(jìn)入一個(gè)平行宇宙
1.4.3. 旋轉(zhuǎn)的環(huán)變成一個(gè)蟲洞，一個(gè)通往黑洞之外另一個(gè)宇宙的門戶
1.5. 黑洞數(shù)學(xué)還停留在理論層面器紧，因?yàn)槠渲羞€存在量子效應(yīng)
- 1.5.1. 只有當(dāng)空間和時(shí)間在黑洞中心發(fā)生扭曲時(shí)耀销，量子計(jì)算機(jī)可能才能為我們提供愛因斯坦理論和量子理論的模擬
2. 暗物質(zhì)
2.1. 大多數(shù)小學(xué)課本都聲稱宇宙主要由原子組成
- 2.1.1. 現(xiàn)在大家都知道這種說法是錯(cuò)誤的
2.2. 宇宙實(shí)際上主要是由神秘的、看不見的暗物質(zhì)和能量組成的
- 2.2.1. 宇宙的大部分是黑暗的铲汪，我們的望遠(yuǎn)鏡無法研究它熊尉，我們的感官也不能探測(cè)它
2.3. 1884年罐柳，開爾文勛爵首次提出暗物質(zhì)理論
2.3.1. 星系自轉(zhuǎn)所需的質(zhì)量遠(yuǎn)大于恒星的實(shí)際質(zhì)量
2.3.2. 大多數(shù)恒星實(shí)際上是黑暗的，它們并不發(fā)光
2.3.3. 像弗里茨·茲維基和薇拉·魯賓這樣的天文學(xué)家證實(shí)了這一奇怪的觀測(cè)結(jié)果狰住，他們意識(shí)到星系和星團(tuán)旋轉(zhuǎn)得太快了硝清，根據(jù)我們的方程，它們應(yīng)該就飛散開來了
-
2.3.4. 我們銀河系的自轉(zhuǎn)速度比預(yù)想的要快10倍
- 2.3.4.1. 由于天文學(xué)家對(duì)牛頓引力理論抱有極大的信心转晰，這一結(jié)果就這樣在很大程度上自然而然被忽視了
2.4. 不僅銀河系芦拿，所有星系都表現(xiàn)出了同樣奇怪的現(xiàn)象
2.4.1. 這些星系包含著將它們維系在一起的看不見的暗物質(zhì)
2.4.2. 這個(gè)光環(huán)的質(zhì)量是銀河系本身的許多倍
2.4.3. 宇宙的大部分似乎是由這種神秘的暗物質(zhì)組成的
2.5. 更神秘的是暗能量，一種奇怪的能量形式查邢，填滿了太空的真空部分蔗崎，甚至導(dǎo)致了整個(gè)宇宙的膨脹
- 2.5.1. 盡管暗能量占宇宙已知物質(zhì)/能量含量的68%，但人類對(duì)它幾乎一無所知
2.6. 組成我們身體的許多元素只占宇宙的0.1%扰藕。我們才是真正的異類
2.6.1. 構(gòu)成宇宙大部分的物質(zhì)具有奇怪的性質(zhì)缓苛。由于暗物質(zhì)不會(huì)與普通物質(zhì)相互作用，如果你把它拿在手里邓深，它就會(huì)從你的手指縫中篩過未桥，掉到地板上
2.6.2. 它不會(huì)就此止步，而是繼續(xù)從泥土和混凝土中墜落芥备，就好像地球不存在一樣
2.7. 暗物質(zhì)以同樣的方式扭曲光
2.7.1. 暗物質(zhì)集中在星系周圍冬耿，將星系固定在了一起
-
2.7.2. 并不知道暗物質(zhì)是由什么組成的
- 2.7.2.1. 它顯然是由一種從未見過的物質(zhì)構(gòu)成的，而且這種物質(zhì)是亞原子粒子標(biāo)準(zhǔn)模型之外的東西
3. 粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型
3.1. 量子計(jì)算機(jī)是利用量子力學(xué)的反直覺定律進(jìn)行計(jì)算的
3.2. 隨著更大的粒子加速器將質(zhì)子相互碰撞以找出物質(zhì)的基本成分萌壳，量子力學(xué)也在不斷發(fā)展
3.3. 世界上最強(qiáng)大的加速器是瑞士日內(nèi)瓦郊外的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)亦镶，這是有史以來建造的最大的科學(xué)機(jī)器
- 3.3.1. 它是一個(gè)直徑為16.6英里的管道，有強(qiáng)大的磁鐵袱瓮，可以將質(zhì)子發(fā)射到14萬億電子伏特
3.4. 它是一個(gè)直徑為16.6英里的管道缤骨，有強(qiáng)大的磁鐵，可以將質(zhì)子發(fā)射到14萬億電子伏特
3.5. 粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型代表了量子理論最先進(jìn)的版本
3.5.1. 它是數(shù)十位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者辛勤工作的結(jié)晶尺借，也是耗資數(shù)十億美元研究巨型原子加速器的最終產(chǎn)物
-
3.5.2. 按理說绊起，它應(yīng)該是人類精神最崇高成就的光輝里程碑
3.5.2.1. 它由一組令人困惑的亞原子粒子組成，這些粒子也沒有什么規(guī)律或者邏輯因果
3.5.2.2. 它有36個(gè)夸克和反夸克燎斩，9個(gè)以上可以隨意調(diào)整的自由參數(shù)虱歪，三代相同的粒子，以及一堆被稱為膠子瘫里、W玻色子和Z玻色子实蔽、希格斯玻色子和楊-米爾斯粒子等的奇異粒子
3.5.2.3. 該理論沒有涉及引力，也無法解釋構(gòu)成已知宇宙的絕大多數(shù)的暗物質(zhì)和暗能量
3.5.2.4. 它還是有效的
3.5.2.5. 在過去的50年里谨读，物理學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)任何偏離標(biāo)準(zhǔn)模型的現(xiàn)象
4. 超越標(biāo)準(zhǔn)模型
4.1. 2021年局装，芝加哥郊外的費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室首次發(fā)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)模型中的裂縫
4.2. 那里的巨大粒子探測(cè)器發(fā)現(xiàn)μ介子（常見于宇宙射線中）的磁性略有偏差
4.3. 標(biāo)準(zhǔn)模型之外確實(shí)存在著新的力量和相互作用
4.4. 量子計(jì)算機(jī)是出色的搜索引擎，善于在大海里撈針
4.4.1. 量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)被物理學(xué)家用在理解粒子相互作用的神秘動(dòng)力學(xué)方面
4.4.2. 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上，兩束高能質(zhì)子以14萬億電子伏特的能量相互撞擊铐尚，產(chǎn)生了自宇宙誕生以來從未有過的能量
4.5. 許多物理學(xué)家相信拨脉，我們的粒子加速器最終會(huì)發(fā)現(xiàn)超越標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子存在的確鑿證據(jù)，這也將揭開宇宙簡(jiǎn)單和美麗之下的真正面紗
4.6. “未來環(huán)形對(duì)撞機(jī)”宣增，將在瑞士的歐洲核子研究中心建造
4.6.1. 它的周長(zhǎng)為62英里玫膀，將使16.6英里的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)相形見絀
4.6.2. 它將耗資230億美元，并將達(dá)到100萬億電子伏特的能量
4.6.3. 它將是迄今為止地球上最大的科學(xué)機(jī)器
4.7. 萬物理論
4.7.1. 它必須包含愛因斯坦的引力理論
4.7.2. 它必須包含粒子的整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型爹脾，包括所有的夸克帖旨、膠子、中微子等
4.7.3. 它必須是有限的并且沒有異常
5. 弦理論
5.1. 超越標(biāo)準(zhǔn)模型的量子理論的領(lǐng)先（也是唯一）候選者就是弦理論
5.2. 弦理論認(rèn)為灵妨，所有的基本粒子都只是微小振動(dòng)弦上的音符
5.3. 這根小橡皮筋的每一次振動(dòng)都對(duì)應(yīng)于一種粒子解阅，因此電子、夸克泌霍、中微子和標(biāo)準(zhǔn)模型中的所有其他粒子都只是不同的音符
5.4. 人們可以在這些琴弦上演奏的和聲
5.5. 化學(xué)則對(duì)應(yīng)于琴弦振動(dòng)產(chǎn)生的旋律
5.6. 宇宙則可以比作一首弦樂交響曲
5.7. 愛因斯坦筆下的“上帝的心智”將對(duì)應(yīng)于宇宙音樂在宇宙中的共鳴
5.8. 在計(jì)算這些振動(dòng)的性質(zhì)時(shí)货抄，可以發(fā)現(xiàn)引力，這是標(biāo)準(zhǔn)模型中明顯缺失的
5.9. 如果愛因斯坦從未出生朱转，廣義相對(duì)論就會(huì)被發(fā)現(xiàn)是弦理論的副產(chǎn)品蟹地，只不過是振動(dòng)弦的最低音之一
5.10. 事實(shí)上，它可能有無限多的解藤为，豐富得令人尷尬
5.11. 必須提前明確你正在研究的東西怪与，也就是說，你必須指定初始條件
5.11.1. 必須明確宇宙大爆炸的初始條件
5.11.2. 沒有人知道是什么條件引發(fā)了最初的宇宙爆炸凉蜂，從而創(chuàng)造了整個(gè)宇宙
5.12. 弦理論景觀上的每一個(gè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一個(gè)完整的宇宙琼梆，而其中的一點(diǎn)應(yīng)該就可以解釋我們所在的宇宙的特征
6. 關(guān)鍵
6.1. 也許我們所在宇宙是唯一穩(wěn)定的宇宙
6.2. 最能描述強(qiáng)核力理論的理論被稱為QCD（量子色動(dòng)力學(xué)）
6.2.1. 這是一種亞原子粒子的理論，它將夸克結(jié)合在一起窿吩，產(chǎn)生了中子和質(zhì)子
-
6.2.2. 人們認(rèn)為物理學(xué)家足夠聰明，可以完全使用純數(shù)學(xué)來求解QCD
- 6.2.2.1. 這被證明是一種幻想
6.3. “格點(diǎn)QCD”错览，它將空間和時(shí)間劃分為數(shù)十億個(gè)微小的立方體纫雁，形成格點(diǎn)
6.4. 人們可能不得不求助于量子計(jì)算機(jī)來求解所有的弦理論方程
6.5. 有一個(gè)可能性是，真正的宇宙理論可能會(huì)在這個(gè)過程中產(chǎn)生
- 6.5.1. 那把能夠打開對(duì)宇宙創(chuàng)世紀(jì)認(rèn)知的鑰匙倾哺，可能就掌握在量子計(jì)算機(jī)的手中
7. 量子謎題
7.1. 宇宙學(xué)家斯蒂芬·霍金說過轧邪，物理學(xué)家是唯一能夠說出“上帝”這個(gè)詞而不會(huì)臉紅的科學(xué)家
7.2. 物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)的替代方案產(chǎn)生的宇宙要么并不穩(wěn)定，要么存在某些隱藏的致命缺陷
7.3. 我們希望宇宙是穩(wěn)定的
7.3.1. 我們不希望它在我們手中分崩離析羞海，最后一無所有
7.3.2. 量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造穩(wěn)定宇宙的唯一途徑就是從薛定諤方程開始
7.3.3. 一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)是獨(dú)一無二的忌愚。也許有很多方法可以將物質(zhì)組裝起來，來創(chuàng)建量子計(jì)算機(jī)
7.3.4. 只有一種方法可以讓量子計(jì)算機(jī)在進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)還能描述穩(wěn)定的物質(zhì)
7.4. 量子理論解決了這一問題却邓，因?yàn)殡娮邮怯貌枋龅乃逗挥羞@種波的離散共振才能圍繞原子核振蕩
7.5. 如果我們想要一臺(tái)能夠操縱電子、光和原子的量子計(jì)算機(jī)，那么我們很可能就只能使用一種獨(dú)特的量子計(jì)算機(jī)架構(gòu)
8. 作為模擬的宇宙
8.1. 要用經(jīng)典計(jì)算機(jī)精確建模简十，你需要處理10^23位信息檬某，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力
8.2. 真正能夠模擬天氣的最小物體就是天氣本身
8.3. 蝴蝶效應(yīng)
8.4. 一臺(tái)有300個(gè)量子位的量子計(jì)算機(jī)，那么我們?cè)诹孔佑?jì)算機(jī)中就有了2^300個(gè)狀態(tài)螟蝙，比宇宙的狀態(tài)還要復(fù)雜
8.5. 能夠模擬宇宙的最小物體就是宇宙本身
8.6. 在基本粒子物理學(xué)中恢恼，物質(zhì)的終極單位是粒子，比如電子
- 8.6.1. 在信息論中胰默，信息的最終單位是比特
8.7. 量子圖靈機(jī)可以對(duì)量子力學(xué)定律進(jìn)行編碼场斑，而量子力學(xué)定律反過來又統(tǒng)治著宇宙
- 8.7.1. 宇宙可以不是一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，但宇宙中的所有現(xiàn)象都可以被量子計(jì)算機(jī)編碼
8.8. 由于微觀層面的所有相互作用都是由量子力學(xué)控制的牵署，也就意味著量子計(jì)算機(jī)可以模擬物理世界的任何現(xiàn)象漏隐，從亞原子粒子、DNA碟刺、黑洞到大爆炸
8.8.1. 量子計(jì)算機(jī)的游樂場(chǎng)就是宇宙本身
8.8.2. 如果人類能夠真正理解量子圖靈機(jī)锁保，那么也許人類就能真正理解宇宙了
9. 平行宇宙
9.1. 埃弗里特的多世界理論可能是解決測(cè)量問題的最簡(jiǎn)單、最有效的方法
9.2. 如果薛定諤波被允許在不坍縮的情況下自行自由移動(dòng)半沽，那么分裂將會(huì)發(fā)生無限多次爽柒，從而創(chuàng)造出一個(gè)可能宇宙的無限級(jí)聯(lián)
- 9.2.1. 與其坍縮為一個(gè)宇宙，我們不如讓無限多個(gè)宇宙不斷平行分裂
9.3. 退相干理論
- 9.3.1. 該理論認(rèn)為者填，與外部環(huán)境的相互作用會(huì)導(dǎo)致波坍縮浩村，即波一旦接觸到環(huán)境，就會(huì)自行坍縮占哟，因?yàn)榄h(huán)境已經(jīng)退相干了
9.4. 物理學(xué)最終不是建立在推測(cè)和猜想的基礎(chǔ)上的心墅，物理學(xué)中的爭(zhēng)論通常是通過做實(shí)驗(yàn)來解決的
- 9.4.1. 確鑿的證據(jù)才是決定性因素
9.5. 一旦引入量子引力理論，量子化的最小單位就是宇宙本身
9.5.1. 在這種量子引力方法中榨乎，相干波和空氣中的退相干波之間沒有真正的區(qū)別怎燥。區(qū)別只是程度上的不同
9.5.2. 也沒有任何實(shí)驗(yàn)可以真正區(qū)分這些不同的方法
-
9.5.3. 這兩種方法都給出了相同的量子力學(xué)結(jié)果，只是它們對(duì)結(jié)果的解釋不同
- 9.5.3.1. 這看上去只是哲學(xué)層面的區(qū)別
9.6. 我們無論使用哥本哈根詮釋蜜暑、退相干方法還是多世界理論铐姚，都會(huì)得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此這三種方法在實(shí)驗(yàn)上是等效的
9.7. 在多世界的解釋中肛捍，我們可能在不同的平行宇宙之間移動(dòng)
