潘建偉演講：探索的動機

　　導(dǎo)語：下面文為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉在《開講啦》演講整理，歡迎閱讀。

　　我在歐洲留學(xué)的時候，到阿爾卑斯山山區(qū)大峽谷，很少有外國人會到那個地方去游歷。我見到一個大概80多歲的滿頭白發(fā)老太太坐在輪椅上。她見到我之后，非常高興。聊起來她就問我是干什么的，我說我是做量子物理的。然后她進(jìn)一步問我，你做量子物理的哪一方面?我說我就是在做那個叫做量子信息，量子態(tài)隱形傳輸，用英文就叫做像時空穿越里面的這么一個東西，她說我讀過你在《自然雜志》發(fā)表的那篇文章。當(dāng)時我非常感動，一個80歲的老太太，她還是對我們的科學(xué)保持著這樣一種原始興趣的初心。我覺得她也許是一個例外。

　　過了幾年之后，因為我的鼻子里面長了些東西。然后我在海德堡大學(xué)，做了切除息肉的手術(shù)。做完手術(shù)，我醒過來之后非常痛苦，正好護(hù)士站在我的床前。她說潘教授，你是不是就是研究跟時空穿越類似的東西啊?我說是啊。她說你能不能給我講講。但因為我當(dāng)時鼻子里面插著兩個管子，非常痛苦。我說現(xiàn)在我講不了，我將來送給你點資料吧。我想講什么呢?我就覺得一個護(hù)士也是感興趣，一個鄉(xiāng)村里面老太太也是感興趣。剛才我在外面的時候聽，有多少人在學(xué)物理，好像聽說只有一個人舉手，對吧?那我覺得如果大家對科學(xué)沒有這種原始的沖動，沒有興趣的話，我們就不可能變成一個真正的創(chuàng)新的國家。

　　那么下面我想跟大家聊一聊就是探索的動機。就是作為科學(xué)家，特別關(guān)心的是兩個事情。第一，宇宙的規(guī)律是怎么樣的。他通過規(guī)律研究，希望能夠知道我們是從哪里來?會到哪里去?也就是說我們非常關(guān)心宇宙的生成跟宇宙的命運。

　　我曾經(jīng)好多年之前，讀過房龍的一本書，叫做《圣經(jīng)的故事》。那么當(dāng)然我得宣稱一下我不是教徒。大家都在想這個宇宙肯定要有一個起源，上帝當(dāng)時說要有光，然后要有云，要有天，要有地，這個過程就是想來告訴我們創(chuàng)世紀(jì)的過程。所以人類追求的過程當(dāng)中，一直希望能夠理解我們是怎么來?我們的未來是怎么樣的?來尋找一種安全感。但是在過去，因為沒有科學(xué)，只有靠我們種種的想象。那么這個事情經(jīng)過幾千年的知識積累之后，到了1687年其實有非常大的改變。在1687年之前，偶然的一個機遇伽利略把玻璃片做成望遠(yuǎn)鏡去看太空了，他看到了土星環(huán)等等。也就是我們開始能夠探索整個宇宙是怎么樣了，不僅是這個地球怎么樣。到1687年，牛頓在很多前人知識的基礎(chǔ)之上，發(fā)表了一部專著叫作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，改變了整個人類的進(jìn)程。這部書告訴我們，我們的進(jìn)化通過微積分是完全可以計算的。

　　這什么意思呢?我們本來覺得上天是非常神圣的。牛頓就表示蘋果掉地上，星星在天上轉(zhuǎn)，都可以算出來。這個時候你會感覺原來我可以計算神圣的上天、星星運行的軌道，這在科學(xué)上的自豪感是無比巨大的，我們還可以來計算未來。如果你進(jìn)一步想的話，你就馬上會感到非常地失望，完了，我的命運是不是也是在宇宙誕生的時候就已經(jīng)決定了呢?

　　比如說潘建偉成為物理學(xué)家，撒貝寧成為主持人，其實根本不是我們自己努力的結(jié)果。就像是我們今天在這地方開講，也是在宇宙剛剛誕生的時候，一切事情都已經(jīng)注定了。為什么呢?牛頓力學(xué)告訴我們，可以計算的。所以很多物理學(xué)家，有些大科學(xué)(家)搞清楚問題之后，他說我們這個世界是宿命的，奮斗是毫無意義的，于是他們就自殺了。真的有這樣的事情發(fā)生。當(dāng)然科學(xué)還是要進(jìn)一步發(fā)展的。一直到上世紀(jì)初，又一個新的革命誕生了，就是量子力學(xué)誕生。

　　量子力學(xué)它非常有意思。它跟原來的牛頓力學(xué)和我們的經(jīng)典力學(xué)完全不一樣。牛頓力學(xué)告訴我們，比如像我潘建偉，我今天在北京這個地方做講演的話，我就不可能在上海。但在量子力學(xué)有個概念——作為一個微觀客體，當(dāng)你沒在看，他在上海和北京的時候，他可以同時在兩個地方，處于一種疊加的狀態(tài)。我們就把這樣一種狀態(tài)叫作量子疊加態(tài)。

　　(小片)量子，是物理學(xué)的概念，作為不再可分割的基本個體，量子用來形容微觀世界的一種傾向，物質(zhì)或粒子的能量都傾向于不連續(xù)的變化，即事物不是明確的非此即彼，而是此與彼的某種尚未確定的疊加態(tài)。舉個例子，潘教授要從德國柏林飛到中國北京，飛機有兩種飛行路線，一條是柏林-中轉(zhuǎn)莫斯科-到北京，另一條是柏林-中轉(zhuǎn)新加坡-到北京，如果潘教授在飛機上睡著了，那么他不知道飛機到底是從莫斯科中轉(zhuǎn)還是在新加坡中轉(zhuǎn)，這時，用量子力學(xué)看世界的潘教授會說“我現(xiàn)在同時在莫斯科和新加坡”，也就是量子的疊加態(tài);而當(dāng)潘教授睜開眼睛看的時候，他才知道到底是從莫斯科中轉(zhuǎn)還是從新加坡中轉(zhuǎn)，這也正是量子力學(xué)的積極哲學(xué)，“看到即改變”，當(dāng)你把視線關(guān)注到量子的`運動軌跡，其狀態(tài)就會隨之發(fā)生。

　　這就告訴我們，你睜開眼睛去看一下，你對我們整個世界的演化，是會有影響的。這也是說量子力學(xué)，從哲學(xué)上講它是一種非常積極的概念。它說我們個人的奮斗，對這個世界是有影響的。量子力學(xué)不僅可以來了解宇宙的歷史，也可以推動一個新的學(xué)科的發(fā)展。

　　那目前我們在從事的一個比較具體的研究就叫作量子信息科學(xué)。利用所謂的量子疊加原理可以來做量子通訊。那么量子通訊又可以解決信息安全的問題。其實量子力學(xué)還有一種所謂量子糾纏的概念。因為我剛才講了一個粒子可以處于零加一，就是兩個狀態(tài)的疊加。兩個粒子的話它也可以處于一種非常奇怪的狀態(tài)的疊加。比如我今天來，假定我給撒貝寧一個糾纏粒子在他的手里面，然后我回到合肥去了，然后我讓撒貝寧把他手中的粒子一扔。它會隨機得到零和一，這個結(jié)果里面的某一個。但是我在合肥看一看我手中粒子的狀態(tài)，我就可以把他手中的結(jié)果猜出來。

　　我們把這樣一種現(xiàn)象叫作量子糾纏。或者從不太嚴(yán)格的意義上講，甚至可以把它叫作“遙遠(yuǎn)地點之間的心電感應(yīng)”。利用這個，我們就可以來構(gòu)造一種非常強大的量子計算機，可以讓我們通過量子計算，在大數(shù)據(jù)爆炸時代，把有效的知識給提取出來。所以從這個角度上講，我覺得科學(xué)不僅能給你帶來心靈的自由和安寧，而且科學(xué)是非常有用的。隨著電動力學(xué)和量子力學(xué)的發(fā)展，我們整個世界就已經(jīng)變成一個地球村了。

　　所以說人類的進(jìn)化是跟我們信息的共享和互相的互動緊密地聯(lián)系在一起的。同時，還有一個非常重要的東西是需要我們進(jìn)一步去珍視和加以保護(hù)的。就是每個人都需要有心靈的自由，和他的獨立的思想。正因為我們從古到今，保證了我們思想的獨立性，我們才能夠保證，我們想法的千變?nèi)f化。

　　我為什么把今天的題目叫作探索的動機。其實是我照搬了愛因斯坦的題目，它叫作探索的動機。他說今天有三類人是在科學(xué)的殿堂里面。第一類人他只要有機會，也許會成為企業(yè)家，也許會成為政治家，也許會成為詩人。他只要是干哪一個能夠讓自己得到榮耀，得到名利。他干什么都可以，很有才華。

　　還有一類人完全是一種興趣驅(qū)動的。他只是覺得好玩，他才不管對大家有沒有好處，有沒有什么壞處。

　　第三類人是什么呢?他確實希望能夠?qū)�這個宇宙進(jìn)行探索，進(jìn)行凝視，進(jìn)行思索，能夠找到這樣一些先天和諧的規(guī)律。只有這一類人才能夠很靜心地，去從事長久的科學(xué)的研究。那么愛因斯坦說當(dāng)然我們不能把前兩類人給驅(qū)逐出去，因為這些人可能對科學(xué)是做過很多，也許是主要的貢獻(xiàn)。把他們給驅(qū)逐出去的話，我們這個殿堂就倒塌了，對吧。但是也可以肯定的是如果沒有第三種人的話，這個殿堂就不會成為殿堂，只能是一些蔓草，就不會成為森林。

　　所以說到科學(xué)家的探索的動機，作為一個真正的科學(xué)家，他(應(yīng)該)是很有責(zé)任心的，他是會用無窮的耐心，去理解這個宇宙是怎么樣的?但現(xiàn)在我們不能解釋為什么我們會有愛?為什么我們會有愛情?但我想隨著將來科學(xué)的發(fā)展，也許到某一天我們也許能從方程里面給我們非常好的解釋。這就是探索的動機。

　　謝謝大家。

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