==================================== 本字幕仅供学习交流，严禁用于商业用途 ==================================== 翻译:xiamao
我叫艾伦.戴维斯
这是一段绳子。
我需要做的就是找出它有多长。
你会以为这将是小菜一碟。
你只能测量光滑平坦的东西吗？
但没想到，到周末为止，
一厘米将有一个新的含义，我开始质疑现实的构造。
这根绳子可能是无限长。
绳子在同一时间可能有多个位置。
您的绳子长度实际上不确定。
不管怎么样，通过测量，我们给出绳子的一个长度。
所有这些都是因为我设法测量绳子的长度。
直到测量之前，你看不出它的长度。
你测量的越精确，它就越长。
绳子有多长？应该很简单。
我本来就不是一个伟大的科学爱好者。
事实上，在学校的时候我也不是很出色。
但是，测量一条绳子，
这件事我能做到。这就象上色一样简单，难道不是吗？
这一直是我擅长的。
你能帮帮我吗？我需要一段绳子。
一段绳子？是啊，只要一段。一段？够了吗？
那好，一段绳子。
你有尺子吗？
是的，32厘米。
32厘米。
这将是节目的结尾。
非常感谢。非常好。
32厘米。
多谢，再见，再见。谢谢你。再见。
不幸的是，我怀疑它会不会太简单了，
因为我现在将要访问数学教授。
马库斯.杜.桑托伊教授是个数学天才,
但也相当愚蠢。
行，艾伦，让我把你放到第四维空间。
去年，他竟主动尝试教我
一些非常高深的数学。
你已经把我卖了，马库斯。
你改变了我的宇宙观。
这太神奇了！
那么，谁能更好地帮助我解决一个有关绳子的简单问题？
教授！喂！很高兴见到你。你这家伙，过的好吗？我很好。 你怎么样？我也很好。
这一次，我想要你帮我解决一个简单的差事，不会占用你很久的。
行。我只需知道这条绳子有多长。
噢...哦，你想要1分钟的版本？还是60分钟的版本？
好吧，我已经量过了，它长32厘米。
你用店里的尺子量的？你在哪里买呢？五金店。行。
他们桌子上摆着一把尺子，已经用它量了很多年了。
这把尺子怎么样？你认为会是同样长度吗？ 是厘米为刻度单位的，是的。
您想要厘米、英寸、还是肘为单位？请用厘米。
我...还是视距仪？
关于测量东西这个问题，马库斯和我有不同的看法，
'我知道他会这样。对我来说，只是一段绳子。
但对马库斯，这是一个重要的数学问题。
测量建立标准。测量确实是数学的起源。
当象这样试法测量东西时，新的数就产生了，
希腊人，他们痴迷...
天哪，他要给我上几何史了。
你的绳子确实是一个基本的数学对象。
我已经花了整个上午在搞测量。
这个小希腊字母在这里代表度量单位
它用来测量这个重倍集的尺寸 - GSp(2n, Qp)。
行，勇士。能否..？停一停。
我只需知道一条绳子又多长。不要扯开了，回到问题上。
绳子有多长问题背后隐藏着有趣的数学和物理学。
它不仅是32厘米。
你将开始旅程，5000年前数学家就出发了。
我知道这不会象看上去那么简单，
但到现在，事情进展很顺利。
就我而言，32厘米足够精确了。
'但是，马库斯想带我到非常特别的地方，
专干测量这一件事的地方。
这就是为什么我们要去国家物理实验所(NPL)。
测量最早以人的身体的一部分做为基准，
例如，埃及人的测量单位，
腕尺(cubit)是肘到中指端的长。
这是相当不错的距离。让我们来测测看...
你看，你腕尺的尺寸比我的大。
对衡量没好处，因为你的房子会比我的更大或更小。
将是更大，这非常好。会怎么样呢？更大还是更小？
你会说，如果我们有相同数量的腕尺？将更大。
“我的房子是6腕尺高，它会更长。”六腕尺高！
我连门都进不来。无论如何。我们需要一视同仁。
你并不希望它取决于人的高矮， 或者东西的大小。
你想要建立一个标准。
你介意我问你一个问题吗？不，当然可以。
绳子有多长？九英寸（1英寸等于2.54厘米）。
不，不，是12英寸多一点。猜的很好，不过，这不是坏事。
九英寸。
干杯。谢谢你。
他相当高，所以我敢说他的肘尺可能比我们的都大。
你无法相信他说的一切。
问他到伦敦有多远。
他认为，9英寸，他误差达25%了！是啊。
身体部位和埃及肘尺都非常好，
但对我的绳子，他们不是我想要的。
需要的是一些科学，
这就是为什么我们去国家物理实验室，测量之家。
这里藏着无价之宝。
这里有特殊的脚清洗的地板。
我们需要带点回家。
可以保持房间非常，非常干净。
这些是国家的测量标准，
器物用来定义我们每天衡量的单位。
这是英国的原质量标准。
'这是1公斤。它非常小。
是的，这个小罐里面是1公斤？是。
最大程度地减少表面积，使受到外界的影响更小。啊。
看这里，肘尺的副本。哇！
您肯定是埃及男子！
最权威的码基准器(等于3英尺或36英寸或0.9144米)。
在华氏68度下，它是36英寸。
还有一个200岁的国际米原器。
由哪些金属合成？
嗯，他们委托了一个研究项目，找出最稳定的金属。
经过大量的实验后，
认为(铂依合金)90％的铂和10％的铱混合是最稳定的材料。
90％的铂金！ 90％的铂金。那非常值钱。
我认为藏不到你裤子里。看我的！
数百年来，我们用石头和金属棒定义测量。
18个手指。 18个手指。
你的答案。很高兴。这非常可爱。一条绳子有多长？ 18个手指。
但是，用铂确定长度已经过时了。
在国家物理实验所(NPL)，“米”用光速来定义。
我告诉你，这是我们要去的地方---量棒干涉测量部门。
让我们尖叫吧。
这声音我非常喜欢。
我感觉就像007里Q博士说的。是啊... “不要碰它，邦德。”
当你想测的非常精确，需要注意一点，
必须使它们充分保持不动，
这就是为什么我们进房间时，要尽量减少振动。
所以，桌子是漂浮在空气，
用激光光束来测量。
激光！这正是我需要的测量技术。
所以，我觉得惊奇的是，
今天，一米不再由金属，而是由光来定义，
特别是光在一眨眼的工夫所行进的路程，
它是1／2.99亿792458秒。
是的。是啊。
在这个分数秒的间隔内，光(真空中)行程的长度定义为一米。
行。
如果1米用光在3十亿分之一秒行程来定义，
在光速中，我的绳子有多长？
所以，安德鲁，我想知道
能否用你的干涉仪测一下我的绳子？
这有点难。
我需要绳子两端是光泽平坦的，
所以我想可能测不了...
这个特殊的仪器，只能测量光泽平坦的东西吗？
不过，我们可以找别的仪器试试看。
一个stringometer？一个stringometer。
'当他们说stringometer，他们指的是这个小家伙 -
全自动激光跟踪器。
你对一条绳子的长度感兴趣吗？
你要带我们去吗？
那么，你要做的就是带上你的球，
把它固定在绳子的两端，大概在这里。
拉牢那头，你准备好了就告诉安德鲁，他会记录的。
好了，安德鲁。我已经准备好了。
移到绳子的另一头。我会让开。
如果他说320毫米，我立马走人。
好吧，根据激光跟踪仪，您刚才选择两点之间的距离
是319毫米又442微米。
319.5毫米？
下面只有一个触点。
你知道为什么不是320？我没有加上损耗。
我认为就是它了。
对我来说，319 0.442毫米似乎是一个非常明确的长度。
但是，马库斯不同意。
他认为，我们可以得到更好的测量结果，
比激光更准确。
它的长度。是。
因此，我们朝西前进132.4英里，
因为马库斯说，我的绳子其实是一个著名的数学难题，
他似乎认为，解决的办法就在测量康沃尔(英格兰郡名)当中。
5... 6 ...这可能需要一段时间，这真的非常复杂。
你可以做的粗糙一点，准备开始。你错了吗？
不，把所有的小水湾包进去真的很难。
我很努力了。我看的出你很努力。
如果我想看的清楚,这可能是最好的位置了。
它可以。另一方面，...你故意让我找不到地方了。
重新开始，重新开始。 133，143 ...
马库斯想说明的是，
测量的方式可以改变结果。
用一把尺，从Black Head到卢港是42厘米。
到卢港...是42厘米。
现在，你会发现使用直尺的问题所在，
包进小水湾之类的真的很难。
用绳子试试怎么样？
绳子稍微好一点，但产生了不同的结果...
47厘米。
对，47。好像多起来了。
最后，用地图测量车轮。
天哪，好！哇！瞧，这是，这是...
65厘米。
用这个工具，结果达到了65厘米。所以...
用尺子，量出来是42厘米。
用你的绳子，是47厘米。
如果我们有一个更准确的方法来测量长度，
可能得到海岸线长度更大的结果，
因为你可以进入所有角落和缝隙。
每个测量装置都有效地放大了海岸，
看起来更详细，
并显示出更多的迂回曲折。
每个新的小海湾或水湾增加了总长度
一直可以到单颗的沙粒。
细节透露的越多，长度就越长。
这将严重影响到绳子的测量结果，
因为这不是一段光滑的绳子。
实际上，它里面有很多的绉褶，
所以，绳子的长度将取决于我们测量的精度。
啊，孩子！
我知道这会发生。
所以，一定要让他有睡个好觉，
因为明天，我们将找出到底有多长。
英国曲折海岸线的研究
实际上导致了一个全新的数学领域。
我想要做的是量出9米。
这是三角形(正三角形)的一边。数学中的分形。
好极了。
聪明，所以我们正在构造的三角形边长
是大三角形边长的三分之一。 (正三角形的每一边三等分后将中间一段向外凸起成一个以该段长度为边长的正三角形)
现在，我们在上面画更小三角形，
我们将使其变得更复杂。对。
现在我想知道分形到底是什么样子。
但我想我不用问马库斯，
因为他要我在沙上没完没了的画三角形。
漂亮。棍子越来越大了，
我想现在要用筷子了。来吧，那么。和我比赛吧？和我比赛吧！
可爱的小三角形。
哇，我做到了！行，我们要不要再做一套三角形呢？不。
你明白了吧？ 行。三角形足够多了！
所以，这些是分形的开始，
它使你联想到什么吗？嗯...
冰...尘...雪。雪。
看起来像雪花，事实上，叫科赫雪花(Koch snow)。
漂亮!真的很漂亮！
以发现的德国人名字命名...
科赫！科赫，是的。
马库斯所画的这一切，能够告诉我
分形是数学中的形状，
无论怎样缩放，看起来都不变。
它们的形状一遍又一遍重复。
他认为这点与我的绳子是一样的。
你靠的越近看，褶皱显现的越多。
这使得计算绳子的长度变得有点棘手。
你认为我们画的分形有多长？
我们开始画的大三角形周长有多少？
27米。9的3倍。是的，每一边9米，
所以这个三角形周长是27米，
我们在每条边上增加一个小三角形，
实际上，加入这些新的三角形，周长变成原来的三分之四倍，
所以每一次我添加更多的三角形，周长都乘以三分之四。
您增加三分之一， 但总数，必须乘以3分之4。是。
原来周长27，每次增加一个三角形， 周长增加三分之一。
乘三分之四。 没错。现在再做一遍，
通过增加更多的三角形，加一个额外的三分之一， 所以也许你可以看到将发生什么。
每次我加越来越小的三角形， 其周长再乘以
另一个三分之四，
暗示了这种分形的长度...实际上将是无限的。
因此，我们在沙里画了一条无限长的线，
因为你的绳子有点褶皱，有点像分形，
这段绳子实际上可以无限长。
对。这些天，你在不知不觉中，
口袋里一直随身携带着无穷。
哦，你说，但看起来有始有终。
如果你问我，这是相当理论的！
你说得对，我的意思是，这是美丽的， 纯粹数学世界中的形状，你说得对。
如果我们在沙中继续加入三角形， 在某个时候，你会撞上一粒沙子，
原子，你将无法再分割。是啊，是啊，这样！
行，你是对的，但我喜欢这种纯数学的世界，
你可以无限分割和生成这个美丽的分形。
当我求马库斯帮我测量我的绳子，
我以为他肯定会有一个答案。
相反，他提出分形，
理论上是无限的。
但我需要一个在现实中有用的长度，
这意味着我要把马库斯和他的方程甩到脑后了。
现在是8时52分。太阳什么时候落下？
这难道不是说，太阳什么时候落山？
是的，这是典型的21世纪的生活。
我们正忙着看太阳落山的时间，却错过了夕阳。
事实上，我们...哦，下山了。
它说，那刻它还挂在上面。哦，是吗？！好，好。
美丽的夕阳。是啊。
我的测量值仍旧是319.442毫米。
这已经非常好了，但我一定能做得更好。
我需要做的就是用尽可能小的测量单位，
这意味着用原子来测量。
所以...我想我必须和物理打交道。
只有一个问题。
当涉及到物理学， 我有一个小秘密。
我曾被送回学校学习物理，
而我并不感到自豪，
承认我故意在模仿考试O级(英国中学生的普通考试)
得到一个U， 这样我就可以不用学了。
我曾经有点担心看见物理教师，
但带着绳子，我发现令人鼓舞。
这是西蒙兰顿男校
我在这儿，遇到了一个乡村里最好的物理老师
贝基.帕克(Becky Parker).
你好 ？嗨！请问你是贝基吗？ 是的，欢迎来到兰顿。很高兴见到你。很高兴见到你。
我有个问题 - 我一直在试图测量这段绳子的长度。
好的，你想要一个直接简单的答案？哇！有吗？
当你考虑很小的尺度，事情就变得复杂，
这就是为什么你的问题 关于真正精确测量绳子的长度没这么简单了。
我需要带你开始一个旅程，其间会有不少金点子，
我相信你会发现非常令人兴奋。
我有一种预感是又是一个旅程。
这正是我害怕的-
和物理老师一起被关在一个黑漆漆的房间里。
她随时都会问我家庭作业。
你看你，只需使其完全黑暗... 哦，现在，坚持一分钟。
噢！来电了， 这就是你想要的。
嘿，嘿，我们有灯了！
现在，我们要做几个实验
去了解发生了什么，这是十分惊人的，
某种程度上几乎不可思议，在原子世界里看到怪异的效果，
但是，你对原子是怎么理解的？
我敢打赌你可能在学校已经学过了？ 我有一个模糊的印象，是的。
你看到过原子的图片吗？
可能我会突然想起一些事情。
你想在黑板上画一个原子模型吗？
为什么不呢！
画一个原子。是啊。
对...
嗯，我所记得的，我以前学过的，
我记得有...
中间有一些非常，非常小东西。是啊。
然后，是不是有什么围绕它旋转呢？
是的，肯定。 快速旋转。
因此，中间是质子。是啊。
和中子。 是的，真聪明。
然后，有什么东西在旋转？电子。电子。
就是这样。 这就是我全部记忆。是啊。
我的意思，这就是原子的描绘，
有点像一个小的太阳系，
你得到了一个拉着电子的东西。 一个轨道。是啊，是啊。
这给出了一个想法， 与带着质子和中子的原子核相比，电子质量非常小。
原子大部分是空的。所以，如果你被压扁了 - 这里有一个问题 -
如果你被压扁了， 你只作为物质讨论，
整个人类只是充满了大量质子和中子，
大小是多少...？
如果你只是取实在的东西，
去掉空隙， 我们会大大缩水。
我的意思是，我想可以浓缩成只是一点点的... 是啊。 ..小碎屑。
你要注意，因为你看不到你，你是微小的。
整个人类将浓缩在一个方糖大小的体积里。
所有人？是啊。
因此，世界上的每个人的物质加起来总共是一颗方糖？
是的，如果你去掉... 剩下的只有空隙了？是啊。
所以，我们只是由微小的基本东西组成。
听起来匪夷所思！
我们所构成的空间， 根本没有什么。
至少，我已经成功地通过我的第一个物理测试。
很高兴和我的原子在一起。
唯一的问题是， 如果原子是这样，
那么如果电子围绕质子和中子加速旋转，
他们会失去能量，
所以他们实际上将螺旋式进入原子核，
这将意味着所有物质将崩溃。
现在我们知道，事情并不是这样。 那里错了呢？我唯一记得。
我知道，因为那是以前教过了，
那么你必须重新学习，认为这不是一个很好的模型， 因为它完全行不通的。
因此，对此深感抱歉！这是经常发生的事情。
你知道，当你知道的越来越多， 你必须稍微提炼一下你的想法，
原子不是我认为的样子，
不是简单地带着行星的小太阳系。
据贝基所说的， 他们比想象的更怪异。
他们有自己的物理学分支---量子力学。
因为在量子物理学里，这是一个大问题，
绳子里的粒子可以同时出现在两个地方。
这样真正的难点。
所以...真正重要的是，
例如，当谈到足球，显然是粒子状...嗯，嗯。
他们将到处都是， 因此，在量子世界，他们不会只在这里。
它将遍地在你身边， 你不一定能说出它在那里。
所以，如果我扔向你， 在量子世界里，你就不会真正知道...
有点像你想扑出一个点球， 你不知道球会从那个方向来。
哦，接球，你看。 但是，这是一个可怕的点球。
但是，在量子世界， 我们不知道球的确切位置。
甚至可能在我背后，或在你的头上。
那么，这个球就是那个球吗？ 是的，完全是。它可以一次出现在两个地方？是啊。
这是量子物理学的基本原理。
这不是一个奇怪的副产品， 而是一个用来解释最小对象行为的现实。
整个问题的本质是确定原子的位置，
这样足球就变成了相当重要的测量问题。
我想说的最后事情， 重要的测量问题是量子世界的本质。
我只要一个简单的测量结果。 这不是简单的，
因为你不能完全确定绳子的端点。
哦，不！
我觉得很难接受
粒子一次同时出现在两个地方，
不仅一次同时出现在两个地方， 而是一次同时出现在许多地方。
不幸的是，要看到这个神奇的性质，
需要比一大袋足球多的多。
为了演示绳子可以一次同时出现在许多地方， 我们需要一个真正的物理实验室。
伦敦的帝国理工学院(Imperial College)，
他们有仪器，可以观察到单个颗粒 及他们的性质。
所有这些闪光灯... 冷物质的中心。
是冰箱吗？
约翰尼(Johnny)！您好，很高兴看到你。 嗨。谢谢你来看我们。
约翰.尼哈德森(Johnny Hudson)博士， 艾伦.戴维斯(Alan Davis)。 你好！嗨，很高兴见到你。
贝基和约翰尼挑选了宇宙中最常见的东西，
来提供证据，说明对象可以一次同时出现在两个地方。
这就是围绕在我们身边的东西--光。
我们将一束激光束射进很窄的窄缝。你能看到吗？
你能看到两个吗？行。 正好。是的，是的，我可以。
他们每个都是头发丝大小， 并且他们间隔相同。行。
在远处的墙上，你看到
来自每个缝隙的干涉条纹。
好吧，就到这吧。
在一分钟内， 我看到的东西将把我的世界颠倒了。
但要正确理解它， 贝基需要解释一个简单的概念。
它与光的工作原理有关。
激光不会像你认为的， 在两个缝隙产生二个光线。
它产生条纹。
这是因为光是一种波。
光波通过两个缝隙，
然后通过相互干扰。
一些叠加起来形成光带， 另一些抵消，留下阴影。
贝基称这是干涉图，
她说这些证据表明，
光同一时间通过了两个缝隙。
但约翰尼每次只发送一个光的单粒子，
称为光子。
当然，你以为只会产生一个点，
但不会是量子。
行。我们在这里可以看到
每个小绿光点，
都是单个光子。
行，所以现在把这些连续帧放在一起，
彼此摊开，仿佛你打印出来，堆在一起。
你将获得更多光子的效果， 你看到一个更亮的绿色。
少的地方，你会看到一个较深的颜色。你看到了吗？
这是惊人的。条纹。绝对惊人。它明显是条纹。
如果一次只有一个光子穿过缝隙，
它是怎么引起干涉模式？
所以，这些光子穿过两个缝隙。
而且，他们穿过缝隙，一个光子穿过两个缝隙，
它必须同时穿过才能产生波效应。是啊。
但只有一个光子。是的。 因此，它必定一次同时出现在两个地方？是的。
它必须同时穿过两个缝隙？ 事实上，是的。
叠加变成了光带， 抵消就变没了...
但是，光子... 是你可以得到的最小物体。
你不能把它分成两半，然后重新组成？
嗯，因为你不可能得到一个单粒子的图片。
当它穿过缝隙，看起来像波，
关键是，位置已不再是一个好主意了。
位置对大的东西是有用的。
但是，当你讨论最小的东西时，位置不再是一个好主意。
你的意思是他们的位置？ 是的，他们不在一个地方。
他们实际上不光只有一个位置，这是令人惊讶，不是吗？
我以为约翰尼必须有一个很昂贵的机器， 来计算绳子上的原子。
这是一个棘手的工作， 但至少可以理解的。
可惜的是，现实世界不是这样的。
事实证明，在现实中，
宇宙的基本组成部分并没有一个固定的位置。
好吧，如果是那样的话，我应该如何测量绳子？
我想，
清楚的理解我们所知道的现实将有很长的路要走，我想。
真的，我们可能需要一个全新的方式考虑世界。
是的，这很难让你理解，
除非事实证明它是可能被你理解，
因为你的头同时可以在两个地方。哈哈！
是的，所以你的头同时在这里又在那里，就能理解了。
是的，你的头可以转来转去，说明你可以理解。这就是麻烦。
哇，整个测量过程原来比我想象的复杂得多。
露天游乐场
测量应该很容易。我一直这样做，
但根据量子力学， 这是一个几乎不可能的挑战。
更糟糕的是，它是一门科学，声称
世界是神秘和混乱的。
我早就知道了。
这听起来像一个站不住脚的借口， 有一个理论说你算不出答案。
那么，艾伦，是的，像你一样，爱因斯坦 努力解决这个问题，从未没有解决...
我喜欢这句话。 是的，你和爱因斯坦。
像我一样，爱因斯坦设法解决物理定律。 不，你没有！
爱因斯坦和我有很多共同爱好。
是啊。你知道， 像你和爱因斯坦一样的人
希望能够认识世界...
我们做，我们都做了。 是的，已经完全清楚现实的正面目。
你...
你没有得到绝对的，明确的答案。
你得到可能性，可能会在这里，
更可能在那儿。
我将要回到320毫米。
贝基一直在努力帮我...
但我认为她已经把我的脑袋搅浑了。
位置不是一个好主意...
我想，她给了我现实世界的答案，
原来，现实世界是比我想象的陌生的多。
现在，我比以前更糊涂了。
但是，对我和我的绳子，这意味着什么呢？
我们都是由原子和粒子组成。
这是否意味着我们的边缘是模糊的？
我可以一次同时在许多地方？
如果我在这里，我还在别的哪个地方？
我想知道答案。
分解成最小的东西是相当惊人的旅程，
我想你会发现非常令人兴奋。
为了找到他们，我已经约好了量子物理学教授，
叫塞思.劳埃德(Seth Lloyd)。
塞思是一个量子专家。
他一直与原子粒子打交道，可以把他们随心所欲的弯曲。
塞思给人感觉是量子狂人。
但是，我不能完全肯定他为什么要约我在动物标本室见面。
塞思！啊，艾伦！你好。 好高兴见到你。
好高兴见到你。 谢谢你邀我到这个地方。
你可能会奇怪，为什么我今天邀你到这里。 这想法突然从脑海中掠过。
你没有什么好怕的吧。好！
事实上，我把你带到这里向你介绍Fluffy。
多漂亮的猫。 她是一只漂亮的猫。
首先，让我问你一个问题。 你认为这猫还活着？
不，我认为，我认为这是标本。 你认为它是标本？是啊。
现在看来，猫与测量绳子开始没什么关系，
但事实上，他们都与测量绳子有关。
大约70年前，德国物理学家， 埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger)，
提出了一个关于猫的思想实验，
思想实验是我现在要问你经历的。
行。我已经准备好。行。
因此，薛定谔想象你有只猫。
不过，由于放射性衰变的结果，
那里原子会衰变，放出一个光子，
这个光子将被探测器吸收，如果光子被探测器吸收，
那么少量的毒药将放在猫的牛奶里。
猫喝了牛奶，然后死亡。
对。在量子力学而言，
一个粒子不在一个同一个地方，
因此，在某种有趣的意义上，光子即可以被探测， 同时它又在其它探测不到的地方。
这意味着毒药被放入牛奶，同时又没放在牛奶里。
因此，如果一个光子可以在这里，同时在那儿，
那么一只猫可以在同一时间即活又死。
我本来希望赛斯把事情搞得不那么奇怪，
但现在，东西不仅仅一次同时出现在两地。
而且他们即活又死。
通过思想实验，我学到了理论，
但事实上， 我们还活着，而猫却死了。
绳子是有一定的长度。 那么，这就是爱因斯坦不喜欢想的。
这就是为什么爱因斯坦不喜欢量子力学。 对。所以，这是怎么回事？
猫怎么会即活又死呢？ 我们从来没看到即活又死的猫。
关键，这与观察有关。
看猫是一种测量行为，
在这种有趣的意义上， 如果猫同一时间即活又死， 我们看着它或者测量它，
它实际上已经成了要么活要么死，
但不能同时具备。
我懂了，但我觉得，即使我没有看到它， 它还是死了。
是的，所以想一想观察的意思很重要。
大多数人，当他们说， “据我们观察，” 这意味着我们在那里看到它。
但是，你必须考虑到， 因为每个光粒子通过猫反射，
有效地观察它， 所以假如有什么可以用来检测猫活还是死，
那么它要么死，要么活，不可能同一时间即活又死。
猫PURRS
所以大的东西不会同时一次出现两地，
猫不出现同一时间即生又死，
因为他们是大的，与他们的环境相互影响。
每一个与周围环境的相互作用是一个有效的观测。
环境观察猫。
这对绳子的长度非常重要，
因为，与光子有分身同样道理，
绳子可以同时有多个长度。
这不是我一直期待的消息。
事实上，这完全是一个灾难。
您的绳子实际上不具有长度。
通过某种方式测量它， 我们得到了一个绳子的长度。
直到你测量之前，它并没有长度？
它本来就没长度，长度是你测量的结果。
然后又再一次回到没有长度吗？ 直到你测量之前，它甚至也不是真的在那儿。
这就是爱因斯坦痛恨量子力学的地方，
直到你真正看着他们之前，东西并没不在那儿。
所以，在某种意义上， 除非我们确切观测它，否则它不存在。
是观察的行为使事物变真实。
哦，不！
对，所以让我把这个搞通。
直到观察之前，我的绳子没有一个长度， 然后它的长度被创造。
但它在我的口袋里被观察。
我最后一次看，大约320毫米。
我很喜欢理论和思想实验。
我能够看到东西并知道它的位置， 我没有真正关联到真实世界。
这并不重要。
这一切只是理论，不是真正相关的，
因为我们被环境观察，所以...？
你是谁 - 爱因斯坦？！ 真的重要吗？ 你有什么问题（？）
我觉得越来越像爱因斯坦，我以前认为这是一件好事。
你认为量子力学对活的东西无关紧要。
跟我来，我将告诉你问题的重要性。 不要批评量子力学，宝贝！
塞思不需要激光或实验室
来说明量子力学不仅与无形粒子的相关。
他需要一个温室。
他把我带到英国皇家植物园， 因为最新的科学研究
已经揭示了一个令人惊讶的事实。
地球上所有生命依赖量子物理。
你说你不相信量子力学在大范围里真正重要。
如果我告诉你，这里的每一株植物
正在有序使用量子力学的基本方式，
把光转化为能量，茁壮成长？你会怎么说。
大自然实际上揭示了如何利用量子，
允许粒子同时出现在两个地方，
来说明薛定谔的猫，并使这一切发生。
事物一定同时出现在两个地方， 否则植物就没有生命？
是的，完全是。
植物怎么知道这些？
虽然我知道植物转换光、空气、水变成食物的过程，
所谓的光合作用，
但据塞思说， 这一切依赖于量子物理学。
光合作用的工作方式是，从太阳光的粒子进来，
被像叶绿素一样的大分子吸收，
它产生一个新的能量状态称为激子， 一个电子的激发态。
现在，这个激子已经从这个分子的一边， 到达分子的另一边，
在那里转移成化学能，在这个能量转化过程中，
光合作用的效率很惊人，高达99% 。
这很难理解， 你可能接受只有50%的效率，
这样，一半的能量到达那里，
这很疯狂，吸收的能源竟然
99％转化成化学能。
而这些生物体，通过使用量子态的方式， 找到了如何使其高效，
那里通过分子一切可能的路径是一次。
所以一次在许多，许多，许多不同的地方。
这样可以不用浪费所有的能源。
一次通过两个地方。
进入数千，数以百万计的地方。
一次数以百万计的地方，是的。 嗨！嗨。
这几乎就是量子过程，
试图在迷宫中找寻出路，
同一时间，能源走所有的路。
但是，抵达中心，
似乎只有采取最快捷的途径。
如果没有量子，允许植物如此高效，
地球上的生命将完全不同。
植物将没有转换能源的能力，
吃饭将没有桌子，什么都没有呢？
没有做啤酒的大麦。
现在，我对植物有新的赞赏。
真正的问题是 他们对你是否有新的赞赏呢？
量子物理不仅限于植物生命。
它无处不在。它甚至在我的身体里。
显然量子物理学在我耳边。
唉呀，不在我的脑里，在我的鼻子里。
闻闻看。很香。
如果没有量子力学的帮助，你将闻不到。
量子力学在我们闻的作用尚未充分理解，
但一个研究小组，
马歇尔(Marshall Stoneham)教授领导的， 刚开始揭示它。
西蒙(Simon Gain)博士。您好。
现在的问题是，当你闻到气味，到底发生了什么？
但我们相信, 正在发生的是气味分子已通过各种粘液层，
并最终到达感受器，而你有350个不同的感受器。
他们都是被动触发？
没错，只有一些可能被任何一个气味分子触发，
然后将这些信号混合，告诉大脑闻到了什么。
如果你刚刚打开一个臭鸡蛋， 在1毫秒左右你会闻到臭鸡蛋的味道，
大约在气味吸进后千分之一秒。
我们可以告诉你，因为不是鼻子的每个部位都有用。
它只发生在一个特定位置，在你的眼睛之间，
刚好在你鼻骨下面。
所以，如果你有兴趣，我们可以把相机架在那里看看。
什么样子的相机？
这就是相机。
天哪！
比我的好，是我所能说的。
是啊，是啊。
为了看到量子物理的发生，需要麻醉我的鼻子和脸。
并把相机放在略低于我的大脑。
那地方被称为鼻前庭。
现在用右图的隔膜来看鼻子，
我们看正好略低于你的大脑。
在我的鼻子顶端那儿，头骨的缺口。
使气味感受器直接连接到我的大脑。
鼻膜从呼吸道粘膜变成嗅觉粘膜，
神经末梢有感受器，我们认为工作原理和量子一样。
假如你不用任何仪器来看。
谢谢！
一个气味分子吸到到鼻子，它找到到达感受器的路。
为了区分不同的气味， 这些感受器必须发出一个信号到大脑。
这种信号由一个电子触发。
电子变成大脑信号的唯一途径
是经过结实的气味分子，
虽然这是一个难以逾越的障碍，
但是当分子击中匹配的感受器，
电子可以神奇的通过分子，
并开始大脑的旅程。
这个看似不可能的进程称为量子隧道。
我认为真了不起，
到现在，我们知道量子力学已经100年了，
但只是在最近几年才豁然开朗
其实在人类出现10亿年前，
大自然早就认识到量子的神奇了。
你希望它非常有趣，
从是一个纯理论实验到实际日常的生活另一面。
那么，你现在愿意接受量子力学比死猫对生活更重要？
是的，我可以接受。
成功的味道！
是的，我明白了。
量子物理学是世界万物的基础，
为我们提供了现实本来面目的一瞥。
这令人感到惊讶，我很高兴 像塞思一样聪明的人搞出了这些东西。
不过，我想我们绕了一大圈。
我着手测量一条绳子
我不相信，
0.442毫米我所能做到的最高精度。
当然，为了得到更佳的长度，还有很长的路要走。
因此塞思，
来吧！
你已经给我展示了大量粒子和波...
我现在对量子力学有了一点理解。 但还是不知道我绳子的长度。
同意。
是不是科学总是这样？
它就是这种样子。
它回答很多问题， 但没有你想要的答案。
绳子有多长？
正是如此。
那么，让我们来看看你怎么提高测量绳子的精度。是的。
好吧，你知道， 如果你通过计算光波行进的路程，
测量绳子可以精确到百万分之一米，
然后，你说，嘿，我可以测的更精确，
用波长更短的光，
因此，如果取波长一半的光， 我可以测到两倍的精度。
这是他们在国家物理实验室所谈论的内容，
使用激光的波长来测量我的绳子。
尽管量子物理学的不确定性， 这仍然是测量长度的最好方法。
从理论上讲，测量的精度几乎没有限制。
基本上，你可以使光上下摆动 非常，非常，非常，非常快。
你会想：“我可以衡量绳子到想要的任意精度。”
这将使你很高兴。是的。
不过有一点困难。 是的，我想在这之后有一个“不过”。
是啊，是啊，我知道。
我知道。总是这样，对吗？
是啊。所以...继续的话会怎样？
行，困难是，如果光是上下摆动的更快，
每个光子会得到越来越多的能量
因此，如果上下摆动两倍速度， 那么光子的能量也将加倍。
那好吧，我们只要把更多的能量放进去， 测量的精度就越高。
但爱因斯坦告诉我们，
质量给了我们重力，
但实际上你把能量束分成子集是有极限的。
极限是什么？
这样做的话，“黑洞” 听起来很熟吧？
我可以与用我的绳子产生一个黑洞？是的，你能。
测量导致黑洞？
为了测量你需要加进能量。 能量导致重力。
过度的重力导致黑洞。
噢，这真可怕。
我将引起黑洞，塞思。
你想知道答案。
我不在乎了。
感谢这一切，但是...
我学到了一些东西。
刚开始时，我只是想，一群穿白大褂的人
在绳子上放激光，答答两声，你就得到一个长度。
但是事实证明， 试图测量绳子一样简单的事，
实际上是一个哲学的旅程。
整个人类将在一个方糖里。
世界上的所有人？
这使我发现事物不服从现实的基本构造。
我们只抓住了真实世界的表面。
绳子的长度取决于....'
这是一个简单的任务，这一次， 不用多久。
你测量的越精确，它就越长。
绳子有多长？
对，你只想得到一个简单的答案？
319毫米又442微米。
这根绳子实际上可以无限长。
事情并不像看上去那样。
32厘米。
这将是节目的结束。
但是，接触了数学和物理学之后，
绳子有多长？
好吧，我答应把答案告诉马库斯。
喂，你好吗！ 我很好，你呢？
我很好，我很好。
我现在满脑子都是绳子。
因此，最终答案是什么？绳子有多长，艾伦？
320毫米。
这正是你在开始就说的。
但是，我每次问别人它有多长，
他们越扯越远，他们还说， 实际上你测不了。
绳子有多长？ 我们刚好不知道。
我觉得你的绳子经过长途旅行，值得喝一杯。
我们要一品脱吗？行。
不过，我还是搞不明白， 为什么我有一个6英寸的针堵住我的鼻子。
我仍然不明白这一点。
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