所以你就会立刻明白为什么你不能期待观测者存在于典型的区域。他们所在的区域，真空能要恰好不同寻常得小，这是由于额外维度间不同成分会意外地相互抵消，因此复杂结构就有了存在空间。这样，你就可以理解为什么宇宙中存在真空能十分小的区域，也能理解为什么我们所处的环境是十分特殊的。
这个观点最有趣的一点是，它提出了一种可能：我们的宇宙有可能是多重宇宙，存在很多种不同的真空。为了解决宇宙学常数的问题，这个观点经常会被排除在弦理论之外。但要这么做并不容易。如果你仅仅想象，随着宇宙的增长，真空能越来越小，所有的真空部分都排列整齐逐步衰减，那么你将无法解决这个问题。你可以使真空能很小，但同时你也将宇宙排空。你将不再有任何物质。
值得一提的是，弦理论是第一个可以解决这个问题，却并没有作出“宇宙是空的”这一致命预言的理论。对我来说，这真的是非常卓越的一点，因为现有的理论都过于僵化，而弦理论则找到了一种方法绕过了僵局，并解决了问题。
很快人们会说：“如果宇宙真的在加速膨胀，我们就会知道它将会变得无穷大，而且同样的事情会不断发生。”如果你将某件事情的所有尝试都无穷化后，那么对应的结果都将变得无穷，无论这有多么不可能。这是在弦理论多重宇宙之前出现的。这是一个十分直接的问题，就算你认为弦理论就是一堆废话，你仍旧需要考虑这个问题，因为这只是基于观测的。宇宙现在正在加速膨胀，除非有什么巨大变故让宇宙的发展偏离轨道，这意味着你要从无穷的角度上看问题。但是在弦理论景观的背景下，这个问题变得更加重要，因为如果你不接受这些无穷，那么在景观理论中作出任何预测都是十分困难的。
为什么？因为你需要说明你在实验中看到这些事情的可能性比另外一些要大，所以如果你看到一些不可能发生的事情发生了，你就可以排除你的理论，就像我们一直以来研究物理的方式一样。但是如果事情都发展至无穷很多次，那么你要站在什么基点上说一件事比另一件事发生的可能性更大呢？你需要排除这些无穷。这在宇宙学中被叫作测量问题（the measure problem）。这或许不是一个好名字，但我们的确会被卡在这个问题上。
这是宇宙学领域目前的主要研究方向。有很多相关的技术工作展开，并且有很多人都取得了进展。上文的那个问题可以使我们的研究成为一个闭环，我们将从中得到一些更深刻问题的答案，即关于宇宙大尺度结构是怎样的、量子引力是如何作用于宇宙学的。我认为如果我们不去解决这些问题，就无法从根本上解决测量问题，而测量问题给了我们一个非常独特的切入角度。这是一个非常具体的问题。如果你有一个提议，你就可以去检验它、排除它、检验其重复性或者某部分的重复性，观察与观测不相冲突的部分，观察作出了与事实相符的预测的部分，我们就可以得到某些和量子引力相关的结果。所以我认为这是目前最为富有成效的方向。这是一个很难的问题，因为你并没有很多经验可以学习。这并不是前进的一小步。从概念上来说，这是非常困难的新问题。但是同时，当你对如何解决它产生一些简单的猜测时，如何将其中一些排除是非常困难的。不过至少，我们目前还处于一个比较乐观的状态中，因为我们有一些有效的过滤器。你并不会同时有很多猜测，因为其中一些可能性微乎其微。
最神奇的事情，至少对我来说神奇的是，一开始我们都从不同的方向来接近这个问题，我们都有自己的偏见。安德烈·林德有一些想法，阿兰·古斯有一些想法，亚力克斯·维连金也有一些想法。我认为，我们不能从整体上来考虑这个宇宙，因为没有任何一个观测者可以观测到全部。对一个观测者来说，他所观测区域的相关区域发生了什么才最为重要。而你在任一实验中可以做，并不是与物理学定律相对抗或者想达到超光速传播。如果我们想得到有意义的答案，就需要提一些遵循物理学定律的问题。
我想：“好吧，我要试一下。”这与其他人正在做的完全不同，并且是由全息理论所促使的。我对此感到非常兴奋，因为这个提议并没有像其他那些简单想法一样，立刻就出现了致命问题。当你进入到细节部分之后，就会发现这个理论与数据的符合程度比以往的任何一种都要高。我仍旧认为我开启了一种新的思路。
但之后我们发现（我的学生I-Sheng Yang在此次发现中发挥了重要作用），这其中存在二象性，在大多数宇宙学家所推崇的整体宇宙与我们所想的局部宇宙之间存在等价性。当我们利用全息原理以某种特殊方法将整体宇宙分开时发现，我们持续得到了和利用相邻区域方法同样的结果。一开始，我们以为这只是某种巧合。一旦我们看向细节，就会得到不同的结果。不过最后我们证明了这个等价性，这两件事情是计算可能性的相同方法，尽管它们的初衷完全不同。
这并不意味着我们处在正确的轨道上。有可能这两种方法都是错的。它们的等价并不能证明其正确性。但是现在发生了很多并不需要发生的事情。发生的事情中有很多给了我们一些信心，让我们相信自己的方向是正确的。同时，我们也在学习如何在更大的尺度上去了解这个宇宙。
17 量子猴子
众所周知，我们目前正处于一场信息加工革命中。信息存储、加工和传播的电学与光学方法，在过去的半个世纪中呈指数级增长。在计算机领域中，这种飞速增长被称为摩尔定律。20世纪60年代，英特尔公司创始人之一戈登·摩尔指出，计算机部件的尺寸每隔一两年就会减小一半，而性能将提高一倍。摩尔定律目前仍然有效。事实上，这些由人类制造出来的机器，正依靠自身对信息的加工能力，慢慢变得比人类更强大。如果你对人类大脑和计算机的基本计算过程即二进制反转和突触发射进行计算，可能在接下来的十几年间，计算机可以利用二进制进行计算的能力就将超过人脑。
尽管如此，我们也不需要太过担心。因为计算机如何超过人脑并不是一个硬件方面的问题，而是一个软件问题。软件的进化速度要远远慢于硬件，事实上，现在的某些软件好像是为了破坏硬件的完美性而设计的。现在的情况就像寒武纪大爆炸一样，硬件水平正呈爆发性地增长。人类和计算机，谁更聪明呢？这个问题可能需要几百年之后才可以回答。我认为，这可能需要成百上千年或者成千上万年，直到我们可以制造出足够有效和复杂的软件。同时，我们也将拥有更加强大的计算机。
我目前做的基本上是一些处于信息加工革命边缘的工作。而我现在所说的都源于我在制造量子计算机时所获得的经验。所谓量子计算机，是说你可以将信息储存在每个独立的原子上。大概10年之前，我第一次提出用物理学方法来构建一个计算机，使这个系统中的每个量子、每个原子、每个电子、每个质子，都可以储存和加工信息。在过去10年间，我有幸和世界上最杰出的实验物理学家和量子机械工程师一起，来完成这样一个设备。所以我今天要告诉你们的大部分内容，都来自我在制造这个量子计算机的过程中所获得的经验。克雷格·文特尔（Craig Venter）[9]说我们太理论化了，没有看到任何实际的数据。我认为这只是他的个人观点，因为我目前每天所做的就是去了解超导体电路。
数字信息加工革命只是最近的一次革命，但毫无疑问，它是迄今为止最棒的一次革命。例如，可移动的输入和印刷对人类社会产生的影响要远远超过电子革命。而信息加工革命也曾有过很多次。其中我最喜欢的一次来自巴比伦，他们发明了数字，尤其重要的是，他们发明了数字零。这个令人惊奇的发现，对信息的加工和记录是非常重要的。它首先起源于古巴比伦，之后传入印度。因为数字是通过阿拉伯人传入欧洲再传入美国的，所以我们称它们为阿拉伯数字。数字零的发明使我们可以将10写成一个“1”和一个“0”。这个看起来很小的一步，却对数学产生了全面的影响，包括比特也即二进制，成了目前数字计算革命的基础。
另一个信息加工革命是文字的发明。你无法否认文字的发明也是信息加工革命之一。
另一个我最喜欢的是第一次性别革命，即现存有机体的性别意识。对生命来说最为重要的一个问题是，如果不存在性别，那么进化就只能通过突变，而99.9%的突变都是朝向不好的方向。作为一个从机械工程系毕业的人，我要告诉你，如果仅仅通过突变来进化，你将面对一个工程学上的冲突：你的进化机制将会有各种不利因素。尤其是，生命的两个先决条件的碰撞，也即进化，但同时保持基因的完整性。这就是所谓的耦合设计（coupled design），这种设计非常不好。然而，如果你有性别选择的话，就可以从不同的基因组选取基因进行重新组合，然后在没有突变的情况下产生多种可能。当然，突变还会产生，但在没有突变的情况下，你仍旧获得了很多种不同组合。
我在几年前写了一篇文章，比较人类和细菌的进化能力。比较的点是，单位时间内一群人所产生的基因重新组合数和一组细菌所产生的基因重新组合数。在一游泳池的海水中，一群细菌中大概包含一万亿个细菌，每30分钟繁殖一次。把它与一个新英格兰有几千人口的小镇进行对比，小镇每30年有一代人。尽管在数量上有很大差别，但小镇和那群细菌几乎可以产生相同数目的基因组合。这意味着，细菌产生新基因组合的方式只能通过突变，当然事实不可能是这样的，但是在这样的前提下我们就可以说，细菌有性别之分。在日常的电视节目中，性别的重新组合和选择发生得更快。
有性繁殖是一场伟大的革命，而所有信息加工革命的“祖先”就是生命本身。信息可以在基因中被存储、加工，并可以在有机体内编码以达到某些效力，这一发现是一大惊人的变革。如果认为生命是在其他地方产生的，并且在40亿年或者50亿年前传播到地球上的话。宇宙历史只有138亿年，所以这一定发生在过去的138亿年间。
我们忘记讨论人脑了，或者我应该说我的大脑忘记了讨论人脑。人脑中存在很多信息加工革命，我或许省去了几千次和我们之前讨论过的那些一样重要的革命。
为了引出库恩主义策略，我需要指出，这些信息处理革命中很重要的一点是，每一次革命都是利用之前的技术达到的。举例来说，电子信息加工革命当然利用了文字，当然0和1也有一定的贡献，不然你没有办法复制和传输信息。如果没有文字，印刷机其实也没什么用处。没有语言，也不会有文字。而如果没有大脑，你就不能说话。除了使你有性别意识外，大脑还有什么作用？如果没有生命，就没法提性别。音乐来源于制造声音的能力，而制造声音的能力因为性别意识而发生了进化。你要么需要声带去唱歌，要么需要一个鼓槌来敲鼓。为了制造声音，你需要一个物理对象。每场信息加工革命要么需要一个有生命系统、电子机械系统，要么需要机械系统。对每场信息加工革命来说，都要有一种技术作为支持。
生命是最初的，是所有信息加工革命的始祖。但是什么样的革命使得生命得以存在呢？我认为，所有信息加工革命的本源，都是宇宙本身的计算属性。最初的信息加工革命是大爆炸。信息加工革命发生的原因是由于宇宙是包含信息的，并由比特组成。
当然，宇宙也是由基本粒子、未知的暗物质和其他一些物质组成的。我并不是在说我们要打破对宇宙的一贯描绘，即由夸克、电子和质子组成。但是事实上，在19世纪末期出现了这样一种观点：每个基本粒子、每个质子、每个电子，都具有一定量的信息。当两种基本粒子碰撞反弹时，它们产生了比特翻转。宇宙就是这样进行计算的。
这个“宇宙可以对信息进行加工”的想法听起来有些激进。但事实上，这在很久之前就被发现了。追溯到麦克斯韦、波尔兹曼和约西亚·吉布斯，这三位科学家在1860—1900年间发展了统计物理学。他们展示了宇宙根本上就是关于信息的，他们将这种信息称为“熵”。如果利用20世纪的技术去看他们的科学发现，你就会明白他们所发现的熵就是每个原子所携带的信息量。事实上，这就证明了宇宙的本质就是加工信息。我的观点是，宇宙这种携带和加工信息的能力，是之后所有信息加工革命的源头。
我们如今如何看待信息呢？当代科学对待信息的态度基于的是克劳德·香农的理论。当香农第一次提出有关信息的基础公式时，他找到了博学的物理学家约翰·冯·诺依曼，并对他说：“我应该管它叫什么呢？”冯·诺依曼回答说：“你可以叫它H，因为波尔兹曼就是这么叫它的。”他指的是波尔兹曼最著名的H理论。这些信息理论的奠基人都非常清楚地知道，他们所用的公式都是在19世纪为了描绘原子的运动得以发展的。当香农谈到通过一个通信通道可以传输的信号量时，他用了与麦克斯韦和波尔兹曼相同的公式，而他们用这个公式来描述熵，需要的前提条件是气体中相互作用粒子的位置和动量。
一比特信息代表了什么？我们先从信息的定义开始说起。当你买一台计算机的时候，你会问这台计算机的内存有多大。一比特来源于两种不同可能性间的区别。在计算机中，一比特是一个小开关，有断开和闭合两种状态；或者类似于一个电容器，可以充电，这个过程称为“1”，或者断电，称为“0”。任何有两种不同状态的事物都可以记为一比特的信息量。在基本粒子层面上，一个质子可以有两个不同的状态：自旋加快或者自旋减慢。所以每个质子都携带一比特的信息。事实上，无论质子是否“愿意”、其携带的信息是否可以被理解，它本身都携带了一比特的信息。因为存在本身就携带了信息。一个质子拥有两种不同的状态，所以记录了一比特。
在制造量子计算机的过程中，我们试图去开拓原子本身的信息加工能力，因为许多量子计算机都有一系列质子会跟其周围粒子反应，它们都携带一比特的信息。无论我们是否要求这些质子去翻转这一比特的内容，它们都存储了一比特的信息量。同样，如果你被一圈原子包围，它们之间会相互反弹。就拿小孩子气球中的两个氦原子来说吧。原子聚集在一起，然后反弹，再互相远离。麦克斯韦和波尔兹曼意识到，每个原子必然会有一系列的信息来描述它们的位置和动量。当原子相互反弹时，这些信息都发生了变化，因为原子的动量变了。当原子碰撞时，它们的比特发生了翻转。
每个原子携带的比特量是已知的，从麦克斯韦和波尔兹曼时代开始就已经被很好地量化了。举例来说，一个房间中的每个分子，当它们在空气中相互碰撞的时候，都携带了大概30或40比特的信息。宇宙这种在最基础层级上就可以携带和加工信息的特性，是毋庸置疑的，这个观点已经有120多年历史，并且基本已经成为物理学中的教条了。
宇宙在进行计算。我再次重申我的观点，宇宙这种本身自带的信息加工能力，是我们目前可以看到的信息加工革命，从生命到电子计算，这一切的源泉。或者换一种说法：宇宙是一个大型计算机，这并不是科幻小说，而是科学事实。从更加技术的角度来说，宇宙是一个超大型的信息处理器，因为它可以进行“宇宙级”的运算。这就是计算机的定义。
如果马文·明斯基（Marvin Minsky）[10]在这里的话，他也许会说：“爱德·弗雷德金（Ed Fredkin）和康拉德·楚泽（Konrad Zuse）在20世纪60年代就说过，宇宙是一个计算机、一个巨大的细胞自动机。”康拉德·楚泽在1940年第一个建造了电子计算机。他和弗雷德金在MIT时提出了“宇宙是一个大型的细胞自动机”这个想法。这个观点之后由史蒂芬·沃尔弗拉姆（Stephen Wolfram）继续研究。所以宇宙是一个大型计算机的观点也并不是什么新观点。
因此我说宇宙是个计算机这种说法要追溯到半个世纪之前。这个说法同样也可以从科学的角度来证实。你可以通过观察物理学的基本定律，来判断宇宙是不是一个计算机，如果是的话，是个什么样的计算机呢？我们有非常完美的实验证据，证明物理学的基本定律是支持这个观点的。我有一台计算机，并且它遵循一切物理学定律。我们知道宇宙是可以进行计算的，至少在宏观尺度上来说如此。我说的是宇宙可以在它最小的尺度上进行计算。因为我们知道，宇宙在最小的尺度上是可以携带并处理信息的，而在大一些的尺度上，它是可以进行大量运算，并产生类似于人类这样复杂的物体的。
宇宙实际上是一台计算机，这是一个很久之前就提出的概念。麦克斯韦、波尔兹曼和吉布斯在一个世纪之前就建立起了基础的计算框架。但由于某些原因，人们并没有以系统的方式得出宇宙的计算本性这一结果。对我们来说，宇宙可以进行运算意味着什么？这个问题值得科学领域重视。我做的许多工作都在研究这个可计算宇宙会产生怎样的科学后果。
我首先得到的一个结果是，宇宙这种先天的运算能力，导致我们周围的一切在没有任何外力干扰的情况下自然而然地产生了。实际上，如果宇宙可以进行计算，那么类似于人类的复杂系统是一定会产生的。所以相比于单单用基本粒子间的碰撞来描述宇宙，将宇宙描述为如何进行信息加工，可能更为有效。因为宇宙的计算本性会产生很多惊人的结果。
让我们说得更明确一点，为什么像宇宙这样本身就具有计算能力的系统，可以产生我们身边一切复杂的事物。
《不变逻辑》（Inf lexible Logic）的作者拉塞尔·马洛尼（Russell Maloney），1940年在《纽约客》上讲了这样一个故事。有一个非常有钱的文学爱好者，他听说，如果你有足够多的猴子，并且让它们一直打字的话，它们就可以输入莎士比亚的作品。而这个富人恰好又有足够多的猴子，所以他集结了一群猴子，并且找了一个专门的人来训练它们。在一次鸡尾酒晚会上，他与一名耶鲁的数学家发生了争执，因为这个数学家认为这简直是无稽之谈，无论怎样计算概率，这种事情都不可能发生。所以，这位文学爱好者邀请数学家到他位于康涅狄格州格林威治镇的家，并让他参观了猴子们的工作室。那个时候猴子们正在誊写《汤姆·索亚历险记》（Tom Sawyer）和《空爱一场》（Love's Labour's Lost），并且没有任何错误。数学家一气之下杀死了所有的猴子。
说实话，我并不太清楚这个故事的寓意到底是什么。这个猴子在打字机上打字的故事非常古老。我这个夏天花了相当长的一段时间，在网上搜索，并且和世界各地的专家讨论这个故事的出处。有些人认为是出自汤姆斯·赫胥黎（Thomas Huxley），在《物种起源》出现之后，他1858年和主教塞缪尔·威尔伯福斯（Bishop Samuel Wilberforce）进行的一次讨论中提到过。根据当时这场辩论的目击者描述，威尔伯福斯问了赫胥黎这样一个问题：“他的父亲或母亲哪一方是猿的后代？”赫胥黎这样回答：“我宁愿由愚蠢的猿人进化而来，也不愿意由一位将自己的天分浪费在错误观点的绅士进化而来。”当他说完这句话的时候，观众中的一位女士昏倒了。
尽管赫胥黎在这次辩论中维护了达尔文自然选择的观点，尽管他提到了猴子，但不可能会提到猴子打字这种内容，因为我们都知道打字机在1859年才被发明。实际上是亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）在1928年推测猴子可以输入大英图书馆中的所有藏书。而后詹姆斯·金斯（Sir James Jeans）将这个打字猴子的故事安在了赫胥黎身上。
事实上，也可能是法国的数学家埃米尔·波莱尔（Emile Borel）在1907年提出了打字猴子的故事。波莱尔是现代数学理论组合学的创建人之一。波莱尔设想，有100万只猴子，每只猴子每秒随机敲入10个字母。那么这些猴子将可以敲出世界上所有藏书丰富的图书馆中的所有书。但是他之后得到的结论是，完成这个任务的可能性非常小。
事实上，猴子当然可以胡乱地敲字母。如果你在谷歌中输入“打字猴子”（monkeys typing），你会找到一个网站，它可以让你的计算机模拟打字猴子。那个网站记录下来了需要多少年猴子可以键入莎士比亚戏剧的多少内容。目前的记录是《空爱一场》中的17个字母，将花费4830亿年。猴子打字只产生了一些随机内容。
在波莱尔之前，波尔兹曼对宇宙为什么是复杂的，进行了猴子打字般的解释。他说，宇宙只是一个大的热起伏。就像硬币翻面，宇宙只是一些随机的信息。他的同事很快对他这种说法进行了劝阻，因为很明显，事实并非如此。如果是这样的话，那你接收到的每一个之前没接收过的新信息都是随机的。但当你用望远镜看向宇宙时，总能得到新的信息，并且并不是随机的。甚至是，这些新信息都是有结构的。为什么会这样？
如果想了解宇宙为什么充满了复杂的结构，让我们来想象猴子是在计算机上打字，而不是用打字机。计算机并不只是单纯地用微软的办公软件输入，而是利用一些计算机语言，比如Java，将猴子输入的内容作为指令。现在，尽管猴子还是在胡乱敲击，但是会发生一些值得注意的现象。计算机开始产生复杂结构。
一开始这看起很奇怪：只是给出一些垃圾信息，得到一些垃圾信息。但是有些很短，看起来随机的计算机程序会产生非常复杂的结构。例如，第一个很短，看起来随机的程序会使计算机开始证明所有可证的数学理论。第二个很短，看起来随机的程序使计算机开始检验物理学定律的结果。有很多计算机程序可以做各种各样的事情，你不再需要额外的信息来产生猴子打字所得到的各种复杂结果。
有一个数学理论被称为算法信息论（algorithmic information），它可以告诉你当猴子在计算机上输入的时候会发生什么。这个理论最早在20世纪60年代被建立，由剑桥大学的雷·索洛莫诺夫（Ray Solomonoff）、巴西IBM公司15岁的格雷戈里·蔡廷（Gregory Chaitin）和俄罗斯非常有名的数学家安德雷·柯尔莫格洛夫（Andrey Kolmogorov）共同建立。算法信息论告诉了我们用一个随机程序得到复杂结果的可能性。结果是，如果猴子在计算机上打字，它们得到化学定律、自催化集、前生物生命的可能性是非常高的。猴子打字给了我们一个解释，为什么我们的宇宙可以产生如此复杂的结构。
猴子打字有可能会产生现有的几乎所有阶计算形式。如果在这个猴子宇宙中看到很多有趣的东西产生，你一定不会感到意外。你可能无法得到哈姆雷特，因为哈姆雷特需要极高的复杂性和社会的进化。但是类似于化学定律、自催化集或者某些前生命生物，是有可能发生的。
将这个解释应用于宇宙复杂性的产生，我们需要两种东西：计算机和猴子。我们有计算机——宇宙本身。就像一个世纪之前已经被提出的理论，宇宙自最基础的层次开始就拥有信息存储和加工的能力。所以我们已经有了可以向内输入的机器了。现在我们需要的仅仅是猴子。那么猴子又从哪来呢？
给宇宙编码的猴子是由量子力学规律提供的。量子力学本身就存在很大的不确定性。你可能听过爱因斯坦说的一句话，“上帝不掷骰子”，爱因斯坦错了，上帝的确会掷骰子。在量子力学的问题上，众所周知爱因斯坦是错的。事实上，正是在上帝掷骰子的时候，这个量子起伏才被编入我们的宇宙中。
例如，阿兰·古斯研究了这种微小的量子起伏是如何成为宇宙大尺度结构的种子的。为什么我们的星系在这里，而不是在一亿光年之外？因为，当追随到宇宙最初的时候，在那附近有一个微小的量子涨落，导致这周围某一点比其他地方密度要大。这个超密度的点非常微小，但足以作为一个种子来聚集物质。今天我们看到的结构，像宇宙的大尺度结构，事实上都是来源于量子猴子的输入。
我们有了所有的组分，然后给出了一个对宇宙复杂性的解释。你并不需要宇宙计算非常复杂的过程，宇宙的计算过程可能非常简单。几乎所有的事物都可以成立。宇宙开始计算，之后宇宙中存在一些量子猴子，也即量子涨落，来进行编码。量子涨落的存在是由于宇宙本身所具有的计算能力，最终形成了我们目前可以观测到的一切。
18 获得诺贝尔奖之后
当我回顾过去时，我这才意识到，当诺贝尔奖一直悬在眼前，却从未向我靠近，对我来说无疑是一个很大的心理负担，几乎把我击倒。所以当我得到它时，对我来说实在是一个巨大的解脱。我从未想过得到诺贝尔奖会是一次梦幻般的体验。当时，在瑞士举办了很多盛宴，我在一个月内去了几次这样大型的活动。
诺贝尔奖对我产生的最为深远的影响，是同事们的变化：他们开始喜欢我，当然还不至于强烈到爱的地步。不仅是我感受到了变化，我们这个领域，基础理论物理学，也得到了大家的认可和关注。人们开始欣赏已经建立的理论，这导致了人们对我们这个领域的关注以及某种生活态度的转变。对此我感到非常开心。
但很快，那些宴会让我觉得有些厌烦，它们太浪费我的时间了。生活的突然变化让我开始思考下一步的计划。当我给自己制订了一个三点计划时开心不已，因为这给了我前进的方向。现在当我做某些工作时，我会这样问自己：它和第一点有关吗？它和第二点有关吗？它和第三点有关吗？如果和这三点都没有关系，那我就是在浪费时间。
第一点最为直接。比较低俗的说法是，它只是一块草皮或者撒在树上的尿，但是我不会这么说。我会说这是我在过去提出的一些物理观点，而这些观点将带来非常丰富的成果。有几点让我感到特别兴奋。第一个是欧洲核子研究组织的大型强子对撞机，将在未来一年间开始运行。[11]而那些我在20年前或者30年前参与提出的统一理论、超对称理论以及如何发现希格斯玻色子[12]，终于可以通过实验来检验。当然，如果这些理论被证明是正确的，这将是人类对世界认知的一次伟大进步，对我自身来说也是非常令人满意的。
还有一种现象是关于低温下电子的奇异行为，即所谓的任意子（anyons），其中蕴含更多的是技术方面的内容。在很长一段时间，世人都认为粒子不是玻色子就是费米子。20世纪80年代初期，我意识到还有其他可能，之后事实证明，这种其他可能的发生是有一定的物质基础的：电子集合在一起形成集体状态，这种状态的性质与单个电子完全不同，但却遵循了一些特殊的新规律，这就是任意子。这使电子学有了很多新的可能性。我称它为任意子学。最近，前沿任意子学引领了一种新手段，可以实现量子计算机的构建。
无论是成功还是失败，这种新形式的电子学——任意子学，都吸引了很多资金，并且有很多实验学家正在慢慢加入。同样，有些实验在我脑中存在了20年，因为很难，所以需要足够的资金支持和动力才可以去做，而这些实验最近也在慢慢实现。当你身处某件事情之中，而这件事可能会产生实际的结果并有可能改变世界时，这是一种非常有意思的体验。而这些事情，也让我回想起我的童年时代。我的父亲是一名电学工程师，我小时候经常会看他带回家的电路图，我总是被那些图深深地吸引。而现在我开始考虑制造一种全新的电路图，这是非常酷的事情。我真的非常喜欢抽象和具体的融合。
从更深层次来说，在量子计算和整个量子信息加工领域最令我感到兴奋的是：它们触及了一些非常基础的问题，而这有可能导致一种新的智能的产生。人类对量子力学的了解史可不怎么光彩，人类花费了很长时间都无法掌握叠加态的含义，无法理解为什么薛定谔的猫可以同时有“活着”和“死亡”两种状态，因为这用我们的经验来看简直是天方夜谭。但是一种基于量子计算机的智能，机械量子思考，最初在它的骨子里就会带着这一点，或者说在它的电路中。这是它的基本思考方式。这是一个非常大的挑战，但是试图把自己的脚放在别人的鞋里是一件很刺激的事情，尤其是当这个鞋的主人和你有着完全不同的脑结构时：一个量子大脑。
这说起来可能有些尴尬，但我关于轴子的一些观点可能与宇宙暴胀理论融合得非常好，并且也给出了关于暗能量的一种新可能。这和人择原理有着非常紧密的联系，因为根据轴子的结果，多重宇宙的不同部分将会有不同量的暗物质。当然暗能量的多少是随所处位置的不同而变化的。唯一可以分辨某一位置需要多少暗能量的方法是：如果数量太大，类似于我们一样的生命就不会产生。
我认为，物理学中有很多内容还需要我们继续追踪并被公平对待。这就是我提出的第一点。
第二点是另一个非常有意思的方向：寻找周边兴趣，培养大众对科学的热爱，而非总是专注于科学本身。我正在写一部悬疑小说，将物理学与音乐、哲学、性，以及诺贝尔奖最多只能三人分享的规则和谋杀（或自杀）结合在了一起。当来自MIT和哈佛大学的4人科学小组发现了暗物质的本质时，将有一个人需要消失！我希望这类工作能吸引大众的视线，使科学成为大众娱乐的一部分。
第三点我想将它称为奥德修斯计划（Odysseus project）。我是奥德修斯的“狂饭”，这个流浪者，机智、勇敢，并经历了各种奇遇。我真的很想再做一些伟大的工作，不是继续我现在的研究方向，而是一些与之前完全不同的方向。我进入理论物理学领域几乎是个意外。当我还是个本科生时，我倾向于学习关于人脑的科学或者神经生物学。但是我很快发现，我对这个课题需要的数学分析方法并不十分成熟。而我对这方面又非常感兴趣，所以抓住了这个机会，进入了我非常擅长的数学领域。但最终，我却走入了物理学领域。
当然我一直保持着对科学的热情，同时解决这些问题的工具在最近也呈现了爆发式发展。在大脑研究方面，图像技术、基因技术以及很多相关技术，已经得到了长足发展，并且计算机模拟技术也有很大贡献。计算机计算能力的爆发式增长和对计算机和网络的更深了解，对帮助我们思考智能的本质和大脑工作机制来说，是一个非常重要的资源。这是一个我非常想继续探索的方向。我阅读了很多相关内容；我并不知道我到底想做什么，但我专注于那些可能的方向。就像福尔摩斯所说的那样，在没有任何证据的情况下进行分析是最严重的错误。所以，我开始收集数据。
量子计算是一个给人以灵感的观点，但是目前如果想制造它，在技术方面我们需要做到哪一步还不是非常清晰。目前有很多提议，但是哪个最好，或者哪个实现的可能性最高，暂时也无法判断。
让我们往回走一点，因为就算在你拥有完全的量子计算机之前，仍旧有一些信息加工任务可以用比全幅量子计算机要差得多的量子机器来完成。全幅量子计算机的要求非常苛刻：你需要构建各种各样的门，用很复杂的方式将它们连接在一起，还要进行更加复杂的纠错。这就像在莱特兄弟时代想象一个超音速飞机。然而，目前有一些已经成熟的理论可以应用。
最为成熟的一个是密码学：在量子力学中，这个部分被称为“波函数坍缩”。这就意味着，如果你传送一个量子力学的信息，拿光子的自旋方向来说，之后你就可以依次传入不同自旋方向的光子，将信息进行编码。如果有人想窃取你的信息，你立刻就可以发现，因为观测会导致你传入信号的变化。所以这是非常有用的。如果你想传递一些信息并且不想任何人窃取这些信息，物理学定律可以保证这一点。如果某个人偷看了，你就可以立刻发现。必要时，你还可以阻止它。如果保证一切都是正确的，那么别人偷看你信息的可能性就会非常低。所以这是一个非常切实并且有价值的应用，人们正试图将这些想法商业化。
我认为从长期来看，量子计算机的这些应用会利用量子力学的原理。通过数字来做化学研究，通过计算来设计分子、设计材料。一台量子计算机可以使化学家和材料学家在一个全新的层面上工作，因为他们不用再亲手将物质混合，观察产物，只需要通过计算。我们清楚地知道限制核子和电子行为的公式是什么、组成原子和分子的成分是什么。
所以大体上，这是一个已经有解的问题：仅仅通过计算就可以搞清化学。我们并不知道所有的物理学定律，但我们所知的已足够用来精确地设计原子，并预测它们的行为。但我们解这些方程的水平还很有限。这些方程式处于一个巨大的多维空间中，结构非常复杂，而我们只能解决非常简单的问题。但当有了量子计算机之后，我们可以解决更多。
就像我之前提过的，目前还没有一个确定的最佳长期方案可以成功建造量子计算机。人们都在进行模拟和制作小型的原型机。根据原子核自旋、电子自旋、囚禁原子（trapped atoms）、任意子的不同，人们有很多不同想法。
我非常喜欢任意子这个想法，因为它融入了我一开始所做的基础物理学的工作。20世纪70年代至80年代，人们一直认为所有的基本粒子或者说所有的量子力学实体都可以被分为两类：玻色子，以印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色（Satyendra Nath Bose）的名字命名；费米子，以恩利克·费米（Enrico Fermi）的名字命名。当你将一个玻色子放在另一个周围时，量子力学波函数不变。而费米子则会在波函数前乘以-1。在很长一段时间内，玻色子和费米子都被认为是量子力学实体唯二的存在可能。20世纪70年代末到80年代初，我们意识到在2+1维时空（不是我们日常所说的三维时空，而是一个平面系统）中，还有其他可能。如果你将一个粒子放在另一个周围，你可能得到不止1和-1这两种结果，有可能得到一个复数因子。这就存在很多很可能。
最近，又有一种新的观点认为，如果你让一个粒子在另一个附近运动，波函数不仅有可能得到一个复数因子，还可能会发生变形，并在更大的空间中运动。这个新观点引起了很多人的兴趣。这样你就得到了一个非常有意思的映射，一个集合是真实空间中的运动，粒子间相互运动；另一个集合是波函数在希尔伯特空间或者说量子力学空间中的运动。这也就是说，如果你对真实空间事物本质的了解足够透彻，你就可以利用这一点来操纵与量子计算相关的希尔伯特空间，那你就有可能接触到更广阔的空间。
但在任意子领域，我们还处于初级认识阶段。这个理论是否正确还有待验证，因为相关实验也处于刚刚起步的状态，它们正在试图破冰。
量子力学的影响非常深远，它甚至改变了逻辑法则。在经典逻辑中，一个状态只有对或错这两种可能，并没有中间状态。但是在量子力学中，你可以在波函数中同时拥有某些状态，它既可以是对的，也可以是错的。当你进行测量的时候，结果是不确定的。你不知道将会得到什么。你有很多态，对计算来说非常有意义的态，你可以认为是意识的态，可以同时承载完全相反的观点，并且可以同时发挥作用。这个观点极大地解放并拓宽了我们的思维。经典的逻辑结构是完全不足以解释我们在物理学世界中的各种发现的。
要判断所有可能的态，即物体可以存在的状况，例如5个自旋，按照经典的方法，你要考虑其中每一个是自旋向上还是向下。在任意时间，它们都处于某种特定的组合中。在量子力学中，32种组合中的每一个都有其存在的理由。所以同时对物理情形进行判断时，不能单单只是说有多少种可能的组合，还要讲出每一种的可能性，并且这些可能性是不断变化的。不过这些口头描述都太过粗略，因为其中包含的并不是可能性，而是所谓的振幅。这之中的区别还是很大的。因为可能性是有其独立性的，而振幅是可以相互影响的。在物理实在中存在不同的态，而它们之间是相互作用的。从经典的角度来说，它们是完全不同的东西，并且不可能同时发生，而在量子理论中，它们是同时存在并且互相作用的。
这同样和我之前所提到的逻辑相关。计算机用来表示正确、错误的一种非常有名的方式是，用“1”表示正确，用“0”表示错误。自旋向上是正确，向下是错误。在量子力学中，利用一种创造性思维，正确和错误是可以相互作用的，你可以同时拥有相互矛盾的两个命题，并利用其进行有效的计算，类似于相互作用。我喜欢这个观点。我喜欢这种对立的存在，并且有相互作用。仔细思考一下吧，这真的是个非常性感的观点。
意识到这个观点就是一个非常大的进步。你很难知道到底需要多久，我们才可以得到有用的内容，更不必说产生可以与我们目前已有的计算技术相匹敌的结果，我们目前的发现已经非常有效并且还在不断进步；或者产生一些与目前我们所熟悉的想法完全不同，并且更强的想法。我们需要在很多层面上取得进展。
你可以不顾工程学的问题，然后这样问：“假如我有一台量子计算机，我要用它做些什么呢？我怎样在上面编程？它可以完成什么任务？”这是个数学方面的探索。你将其中的物理学抽走，之后这就变成了一个数学问题，或者还牵扯到了某些哲学问题。
之后还有一个更大的问题：“我怎样制造它？”怎样在实际中制造出这个量子计算机？这是个更物理学的问题。事实上，目前并没有最好的设计，人们仍然挣扎于制造小的原型机。我的看法是，一旦我们有了关于这种计算机的好想法，制造过程将非常迅速。这是我一直希望并且追随的。我对于如何制造它有一些基于任意子的灵感。
我一直在断断续续地思考这方面的问题。我在某些物理理论方面是先驱者，但是另外一些理论学家，包括阿列克谢·尤利耶维（Alexei Kitaev）和我之前的学生舍坦·纳亚克（Chetan Nayak），将那些理论带入了一个新的层次。现在有这样一个领域被称为拓扑量子计算，相关的文章和研讨会发展迅速。这个领域不断发生着变化，很多人，尤其是实验物理学家，开始介入。
理论物理学家科学生涯中会发生的最令人激动的事情是，那些从幻想或渴望开始的理论，成为其他人努力去构建的项目。没有比这再好的成就了，这是你想得到的最好的礼物。一开始时，你或许只是灵机一动，或者只是草稿纸上的随手几笔。然后有一天，当你走入实验室，眼前是各种各样的管子，里面流动的是液体氦，电流通过复杂的电路进进出出，而这一切行为都是基于当初你的想法。当这样的事情发生时，简直像魔法一样。
理论物理学最美的部分是揭示现实的种种惊奇之处。过去，我们有很多种方式来看到最美的这部分。在物理学诞生初期，像伽利略和牛顿等人非常重视数据，并且强调他们正试图将观测行为与数学结合起来。他们发展了很多抽象概念，而以今天的标准来看，这些概念是非常实际的，它们总是以那些你可以触摸或者感觉到的形式存在，至少可以通过望远镜看到。这种方法几乎主宰了整个19世纪的物理学。麦克斯韦对电学、磁学和光学的综合，使光的本质得以发现——电磁波，并且预言了其他种类的光的发现，即射电和微波。之后将通过实验得到的所有电学和磁学的性质系统化，并用方程将它们表示出来，发现不一致时，就进行一些修改。这就是物理学的经典方式。
