千里黑洞共纏結？

178期科學人雜誌的封面主題是：千里黑洞共纏結。文章的主旨是：量子力學的纏結與廣義相對論的蟲洞可能是等價的，亦即只是同一現象的不同描述。因為這樣的概念對於發展量子重力論並進一步為物理學的 "終極理論 (Theory of Everything, ToE)" 帶來新的可能性，所以我在第一時間就報名參加它的導讀講座。

講座是在行憲紀念日三天連假前的傍晚卻是全場爆滿。其中聽眾三分之一是高中生，三分之一是大學生，剩下是社會大眾。講者是台大物理系的高涌泉教授，他為大家分別介紹解說 ER 與 EPR。如此一來，大家在讀 "千里黑洞共纏結" 時，才會能理解得更為深刻一些。

其實 ER 與 EPR 都是愛因斯坦等人在 1935 年所發表的論文。

ER 指的是 Einstein Rosen Bridge 愛因斯-坦羅森橋 (亦即蟲洞)；EPR 指的是 Einstein Podolsky Rosen Paradox EPR 量子悖論。

ER 是廣義相對論預測的一條捷徑，連結時空中相距很遠的兩個區域。

EPR 所探討的是量子力學的一項結果 "量子纏結"，指的是表面上沒有任何實質關聯的物體 (通常是原子或次原子粒子) 之間卻有一種意想不到的連結。

若 ER = EPR，則我們可以從原子與次原子交互作用的法則，推導出巨觀宇宙。然而這有什麼好處？如果我們是 "星際效應" 的庫柏，我們就不用跟 TARS 跳到黑洞裡去蒐集數據給女兒求解了，這個關於宇宙結構的解可以用量子纏結去推算出來。

講座中高涌泉教授非常盡心力地為大家介紹愛因斯坦對於物理概念與 "客觀實在" 的堅持。從而也與大家聊到愛因斯坦與海森堡之間的對話，其中的辯證比較是邏輯與哲學的。

愛:「你的說法實在太奇怪，你假設原子裡有電子，這大概是對的，卻又拒絕考慮它的軌道一一即使我們可以在雲霧室中觀察到電子的軌跡。我很想多聽你解釋為何要做如此的假設。」

海:「但原子內電子的軌跡可是觀察不到的，而我們卻可以從原子所發出的輻射推論出電子的頻率以及強度。既然好的理論必須建立在可以直接觀的量，我以為只把自己局限於處理這些量，是洽當的做法。」

愛:「你可不是真的相信，只有可觀測量才能出現在理論之中吧？」

海:「但你不就是在狹義相對論中這麼做的？畢竟你的確強調過不可以談論絕對時間因為絕對時間是無法觀測的，只有時鐘才能決定時間，無論是在描述動座標或是靜止座標。」

愛:「我也許曾經這麼做過，但這終究是胡扯。把什麼是可觀測量放在腦子裡，或許對於試性的探索是有好處的，不過只把理論建立在可觀測量上，是非常錯誤的做法。事實上，反過來才是對的：不應該由可觀測去決定如何建構理論，而是理論決定了我們能夠觀察到什麼。你得了解觀測是很複雜的過程，我們需要藉由理論也就是自然定律，才能推論出到底我們觀測到了什麼。你必須假設馬克士威的電磁理論是適用的，才能去談論光如何從原子傳到光譜儀。」

海:「我所採用的觀點可以上溯至馬赫難道你認為他錯了？」

愛:「我不希望被認為是在主張某種膚淺的實在論，但是我相信馬赫對於觀測的想法過於幼稚。」

愛:「你能不能更清楚地描述電子如何從一個能態躍遷至另一個能態？」

海:「我從波耳那裡學到不能用傳統的觀念去描述躍遷的過程，也就是躍遷不能看成是發生在時空中的過程。」

愛:「你似乎只是在談我們對於自然的了解，而不是在談自然到底是怎麼回事。科學只應該關心自然是什麼，而不是我們能夠怎麼談論它，如果你的理論是對的，你遲早得告訴我，原子從一個能態跳至另一個能態時，它到底做了什麼？」

海森堡當時提不出能讓愛因斯坦滿意的說法，90年後的今天，依舊沒人可以。

在上述辯證中，我既認同愛因斯坦，也認同海森堡。原因是：他們都是對的，只是有時間落差而已。

愛因斯坦是對在他的理論在當時或後來獲得驗證，甚至是那個他曾一度提出，後來又自行推翻的宇宙常數... 都在近代被重新檢視並看做為 "暗能量"。但這些驗證都是經由更精密、進步的觀察量測所達成的，也就是說需要經驗與科技的累積... 要花時間。

海森堡是對在他有多少實證做多少推論，因為現有的科學尚未能驗證到超維尺度之上。所以，若是他大膽假設，卻又受限於現有的理論與科技而無法小心求證，那就一點都不科學了。

自然是什麼？這個問題的答案需要與時並進的智慧、科技累積來求解。也許 ER = EPR 會是一條引領我們前往超維境地的一條捷徑。

我們一起審慎樂觀地繼續看下去！