封面人物 | 量子物理最美妙的地方是包容——對話潘建偉

稿源:南方人物周刊 | 作者: 本刊記者 陳竹沁 日期: 2018-01-30

面對這類問題,潘建偉時常報以“科學人的包容”——包容,正是他眼中量子物理的妙處所在

“夜色”籠罩上??萍拣^報告廳,璀璨的追光點綴穹頂。2018年1月20日,“墨子沙龍·天文云大會”現(xiàn)場,中科院院士潘建偉身著駝色背心,自愿充當“義務主持人”。還剩最后一個提問機會,一位優(yōu)雅的女士被抽中,起身提出要問一個量子力學的問題。

“今天不回答量子力學的問題,回答天文的問題,換個問題吧?!迸私▊ゲ认录眲x車,卻并未奏效。問題有關量子物理和佛教,臺上嘉賓主動解圍回答完,他順勢宣布活動結束。

面對這類問題,潘建偉時常報以“科學人的包容”——包容,正是他眼中量子物理的妙處所在。

在他看來,無法證偽的東西,屬于個體的思想自由,再往前走“那一步”,就不是科學了;而科學恰恰又最需要自由思想,“它是反權威的,沒有邊界,愛因斯坦把牛頓推翻掉,量子力學把愛因斯坦推翻掉,一代一代往前走?!彼绱苏湟曀枷胱杂蛇@個概念,以至于在科學報告中拿它來解釋信息安全和隱私的重要性,由此引出量子保密通信的價值。

唯獨“量子炒作”和“量子騙局”,令他無法忍受,直呼“可怕”。“李鬼”、“李逵”同臺,對還處在產業(yè)化“前夜”的量子科技事業(yè)貽害無窮。2017年7月,中科大上海研究院一紙公告,拆穿上市公司九州量子的“謊言”:國家量子保密通信京滬干線與九州量子鋪設的所謂“滬杭干線”毫無瓜葛。沒人料到,兩個多月后,團隊核心成員受到對方的“死亡威脅”,不得不發(fā)出公開信“求助”。

數(shù)十年科研之路,毀譽都是尋常?!澳由除垺鄙?,潘建偉差不多走出幾步就被攔下,同行的團隊成員早已見怪不怪。媽媽們殷勤地招呼孩子一一與潘院士合影,青年人干脆將手機湊上前來求“自拍”,還有家長拿出孩子的《物理講義》追上他要簽名。潘建偉面帶笑容,來者不拒。

這有點像他當年為了考東陽中學,常常周末騎車到校門外的池塘轉一圈。在那里,流傳著東中校友、也是中科大老校長嚴濟慈奮發(fā)讀書的傳說。后來在一眾學弟學妹們面前,他曾毫不矯飾地解釋,“借此沾點靈氣。”

每次在公開活動中與青少年對話,都是那份質樸的笑容。潘建偉有一雙年幼子女,過去即使科研很忙,只要晚上有時間,他就會到床前給他們即興編講故事;有一天夜里一口氣看完《三體》,他夢見自己和兒子開著宇宙飛船,一起撞向侵略的外星人,拯救地球。

他曾應電視臺要求,給外星人提了三個問題,其中兩個是:量子糾纏是怎么回事?信息是永生的嗎?剩下一個更為玄妙:愛為什么是必須的?愛為什么是一種自然現(xiàn)象?這個問題源于科幻名片《云圖》。潘建偉“相信”答案是肯定的,卻給不出方程式般的“物理證明”。

他從上面那個夢里依稀觸摸到,人總是先愛家庭,再愛團體,而后家鄉(xiāng)、國家,最后是整個地球,乃至宇宙。

?

科學的好處是有嚴格的定義和適用范疇

人物周刊:最近網(wǎng)絡知名的工人作家范雨素在采訪中說,她給工友講了一堂“量子力學”的課,從中得到的感悟是,“人死了以后,思想沒有消失,變成了粒子,暗物質。只是裝思想的容器不存在了,靈魂還存在。所以現(xiàn)在各種神秘現(xiàn)象都能解釋清楚了?!蹦阍趺纯垂妼α孔游锢淼倪@種理解?

潘建偉:量子力學里面,有很多基本概念,跟我們經(jīng)典力學、牛頓力學的觀念完全不一樣,本來呢理解它就比較困難,又沒有很好地普及過,有些時候就會被別人加以各種各樣的詮釋,就會導致誤解。其實當年跟國外同事討論的時候我們就在說,能不能初中、高中的時候就把量子力學的基本概念也給大家介紹一下,畢竟現(xiàn)代物理學最重要的兩大支柱,一個相對論,一個量子力學。這科普吧,得下沉,或者早點給大家講,在認識沒有固定下來之前,對它有一些理解的話就比較好,否則始終在傳統(tǒng)的牛頓力學的觀念里面,量子力學、相對論就變得難以理解了。

人物周刊:量子力學本身比較玄幻,很多人會將它跟宗教,或者另外一個層面就是“偽科學”聯(lián)系在一塊。你覺得這三者之間的邊界在哪里?

潘建偉:科學的東西很清楚,它是可以具體來計算的。最好的做法就是宗教歸宗教,科學歸科學。比如說,用量子力學,可以很方便地把氫原子的光譜一條一條線都算出來,之后去測量可以測得非常精確。這個氫原子測出來是這樣,另外一個氫原子也是一樣的,這個東西是可重復的。在同樣的條件下,我這個理論預測什么樣的現(xiàn)象發(fā)生,那么它會總是發(fā)生,不是說今天發(fā)生了、明天就不發(fā)生了,在上海發(fā)生了、在合肥就不發(fā)生了,這就是科學。但其他的,就屬于哲學層面,還有神學層面的東西,我就不知道了。我只能說,我的科學是這樣,你看,我這么設計個實驗,我做出來會是什么結果,我是可以重復、可以計算、可以在實驗上檢驗的。

人物周刊:我們看到一些科學家,可能到了晚年就轉向了宗教,或者把科學與宗教聯(lián)系在一起去做研究。比如大家對朱清時先生就不太理解。

潘建偉:我覺得他是從另外一種層面來試圖理解科學。

人物周刊:這種路徑對嗎?

潘建偉:怎么說呢。比如說我們回到500年前,知道怎么造手機了,你在廣東給我打個電話,忽然手機那邊視頻也傳過來了,那不把人家給嚇死了嗎,你肯定會被當作巫師給抓起來那個掉了。無線電你摸不著、看不見,無色無味無形,那你說怎么會有這個東西呢?哪怕當年一些神話里的很多東西,像千里眼、順風耳,“天上一日,地上一年”,孫悟空的分身術之類的,最后隨著科學的發(fā)展,到了后來的科學里面,多多少少(有點像);而我們現(xiàn)在說宇宙大爆炸,說我們宇宙是有壽命的,回到幾百年之前,別人都會認為你是胡說八道。我的意思是,對科學來講,我只能說,你這么說我沒辦法證明你是錯的,我證明不了,那你自己愿意想就想吧,只要不去威脅別人。作為科學人來講,我覺得我自己是比較包容的,因為我沒辦法證明你是錯的。

人物周刊:但是比如說用量子物理去證明宗教里有一些東西是對的,這個是可以接受的嗎?從物理學界、科學界來說。

潘建偉:我只能這么說,我自己只在科學里面搞,但我不能要求別人怎么做。我只是說,再往前走那一步,我就認為不是科學了,對吧,這個得講清楚。比如吳承恩說了千里眼、順風耳,那我今天把手機弄出來了,我不能用這個證明吳承恩當年說的就是對的,或者說他在幾百年之前就預言了。我只是說很有想象力。你可以對古人的想象力表示非常欣賞,這個沒問題。

人物周刊:我注意到你在做科普的時候,也會使用類似“心電感應”、“超時空傳輸”的說法,來幫助大眾理解,這個會不會也造成一定的認識誤區(qū)?

潘建偉:我覺得我講的每一句話,都是在科學的范疇里面,如果你看我的上下文的話,我覺得我沒有什么問題。愛因斯坦也把量子糾纏叫作“遙遠地點之間的詭異的互動”對吧,但是同時我也講,這個東西并不意味著信息可以超光速傳遞。所以科學的好處是每講一句話都有很嚴格的定義,有很嚴格的適用范疇。你把某句話給孤立出來,自己很高興地說,潘建偉講了這句話,拿出他這句話說是胡說八道的,那你這東西就……

人物周刊:現(xiàn)在就有人這樣來針對你。

潘建偉:對。

人物周刊:那你覺得量子物理更重要或者美妙的地方在哪?

潘建偉:更重要和美妙的東西,我覺得它比較包容。你看吧,我們平時的經(jīng)典世界里,你在廣州就不能在上海,也不能在北京,但在量子世界里面,在特定情況下,跟微觀客體相關的描述它狀態(tài)的波函數(shù),可以同時對應多個地點,地點A加上地點B加上地點C。為什么當年量子力學鼻祖之一玻爾,看到中國的太極圖,說這個東西很好?他說這叫白中有黑,黑中有白,陰中有陽,陽中有陰,對吧,這個東西就跟量子力學非常像。所以這個世界等你慢慢長大你也知道,沒有絕對的錯,也沒有絕對的對。

?

技術和理論密不可分

人物周刊:你覺得物理學家和數(shù)學家、工程師最大的不同是什么?在科學審美上有差別嗎?

潘建偉:牛頓力學告訴我們,R平方分之一,萬有引力,那你搞數(shù)學的話編造出另外一個世界,是R的三次方分之一這么一種引力規(guī)則,那你的世界里面就有很多新的東西了,但是那新的東西跟我們這個世界可能沒什么關系。所以數(shù)學家就可以天馬行空,自由創(chuàng)造,只要邏輯是一致的,用那個公理推下去就行了。

2016年5月25日,在中國科學院上海微小衛(wèi)星工程中心,量子科學實驗衛(wèi)星副總設計師周依林(左三)與工作人員在量子衛(wèi)星旁忙碌

?

我們物理學家一般沒有那么敢于大膽想象,想象出來還得看,你定的這個法則跟自然界本身的法則是不是完全一樣?比如看星星,到底是太陽圍著地球轉,還是地球圍著太陽轉,你就得造個望遠鏡出來,然后去看,才能證實你的想法。所以我們有前面的大膽想象之后,還得像工程師一樣,把它照著現(xiàn)實去驗證,我覺得物理學家可能這幾方面的能力都得具有。

人物周刊:楊振寧先生說,愛因斯坦的時代是“黃金時代”,他趕上了“白銀時代”,而現(xiàn)在是“青銅時代”,特點就是理論物理在短期內很難看到有大的發(fā)展可能。他經(jīng)常說,如果他是在這個時代開始他的研究工作,他可能就不會搞物理,而是去做一個數(shù)學家了。

潘建偉:科學總是這么回旋的嘛,有些時候沒有足夠的數(shù)據(jù),理論就很難建立起來。到現(xiàn)在暗物質、暗能量都還搞不清楚,我覺得也許慢慢地,應該允許理論物理學家進一步去創(chuàng)造了。但是可能光現(xiàn)在這些數(shù)據(jù)還不夠,可能有個禮物包在一塊布里,這個地方露出個角來了,那個地方露出個角來了,還不足以推測里面裝的禮物到底是什么東西,還需要進一步做實驗。做著做著,等到有足夠的數(shù)據(jù)時,新的理論就能夠被聰明人給建立起來。

人物周刊:你本身是從理論物理主動轉向實驗物理的。但我注意到雖然量子衛(wèi)星現(xiàn)在的主要作用是通信應用方面,但你更遠大的目標似乎還是希望借此為理論提供貢獻。包括你們正在設計地月衛(wèi)星軌道間的實驗方案,對量子物理非定域性做終極檢驗。這是否就是你說的“科學的回旋”?

潘建偉:對對,所以有些人就說,你看你只有技術,沒有理論,我說不對。沒有伽利略當年的望遠鏡造出來朝向太空去看,怎么有我們很多學科的誕生呢?沒有天文觀測的數(shù)據(jù),你怎么可能把牛頓力學建設起來呢?沒有看到什么電子現(xiàn)象之前,你怎么可能把電動力學建設起來呢?沒有什么黑體輻射、原子光學的很多實驗,你怎么可能把量子力學建設起來呢?通常都是這樣,大家先是摸索一些數(shù)據(jù),然后對這些數(shù)據(jù)進行總結、深化和理論化,理論又去指導實驗,實驗做了后,可能發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象,原來的理論解釋不了,然后又有新的理論需要建立了,所以它總是有這么個過程。物理跟數(shù)學不一樣,你沒有實驗,理論不可能憑空造出來,所以技術的發(fā)展是很重要的,技術和理論其實是密不可分的。

?

量子信息不能一窩蜂去做

人物周刊:過去有段時間,對國家引進的海外科技人才同時在國外全職工作的做法,批評意見很大。你也身處過輿論旋渦,現(xiàn)在來看,這段爭議已經(jīng)平息了嗎?

潘建偉:平不平息我不知道,這個問題我不愿意來回答,我覺得比較重要的是看你當時是不是真的為國家做了事。我只說我當時為什么這么做,但是我不去討論別人、批評別人的事情,因為那個跟我沒有關系。

那時為了發(fā)展量子存儲的技術,我去的海德堡大學,之前我在維也納的小組也沒有這方面技術。我和科學院、我們學校說,學校也跟教育部做過相應的溝通,允許我以這樣的形式開展工作,但是我們有一個基本的承諾,到時候要把這個技術帶回到國內來。不然的話,你說我們這個團隊怎么會十幾個人到2008年的時候幾乎同時都回來了?我們有一個很嚴肅的約定,或者說承諾,我們是要回來的,是為了最后一個大的目標去做事情。

當時國內也沒有機制說能給我一筆錢,帶到國外去開展工作。但在日本就有了,有些日本專家如果到美國去開展工作,日本政府就會給他們經(jīng)費。當時我只能自己在歐洲申請錢,申請到錢當然在歐洲得有個具體的單位、部門,來開展相關的工作。我們在德國把實驗室建好,最后花錢把儀器都給買回來了,而且是以很便宜的折價買回來了。

人物周刊:現(xiàn)在國內的科研經(jīng)費分配機制,還有哪些不足?

潘建偉:現(xiàn)在你可以看到,在國內至少有一條,你做得比較好的,都還是得到了國家充分的支持。但確實相對來說……我前陣子碰到一個美國華人學者,是我們領域非常知名的專家,他是美國國家標準局的fellow(研究員),每年都能得到幾百萬美元經(jīng)費的固定支持。到目前為止,這種形式的支持,我還沒有得到過,在國內每個項目都是得努力去爭取。國家能不能給出一種機制,對確實已做出比較好的成果、我們也信任的科學家,至少70%的經(jīng)費可以得到比較穩(wěn)定的支持,除非他想做點新的事情,再另外去申請。相對來說,國內現(xiàn)在基本上還是競爭性的經(jīng)費。當然,因為你做得比較好嘛,你去競爭最后國家也還會支持,但是那樣就會比較累,花大量時間在申請經(jīng)費上。

人物周刊:我看到你之前也建議過,國家基礎研究科研經(jīng)費投入要集中資源,提高門檻。這是不是也跟你對量子科技事業(yè)的布局有關?

潘建偉:從總量上講,現(xiàn)在國內對基礎研究的投入已經(jīng)不少了,好的工作也確實層出不窮,但是相對來說,就要優(yōu)化資源投入的方向,保證資源能夠比較集中,讓它去做成重要的事情。

比如現(xiàn)在我們國外有些同事來,在中國轉一圈之后說,哎呀,中國好多實驗室的設備一點都不比國外差,出活很好的小組在總量上已經(jīng)不少了,但在相對數(shù)量上,比如某個領域有一百個人在做,出好的工作的大概也就只有幾個。

從這個角度上講,是不是可以優(yōu)化資源投入,對某一些團隊給予比較穩(wěn)定的支持,我覺得這樣是比較好的一種模式。像科學衛(wèi)星,不能說你來搞一顆,我也來搞一顆,假定國家總共投10塊錢,三個團隊來做各投3塊錢,那這個實驗就做不成了。對有些大的任務是有目標導向的,在這種前提下,資源要相對集中一點,但同時對基礎研究,還是要鼓勵大家很好地去做自由探索。

2016年12月22日,云南麗江觀測站,潘建偉(前排右二)、王建宇(前排右三)、彭承志(后排右一)等科研人員在做實驗

?

十幾年前,在國內要在量子信息方面申請經(jīng)費很難。我們是搞物理的,然后又去做點信息,別人看來不倫不類的。最早的時候我記得很清楚,跟我當時的碩士導師一起申請十幾萬的基礎研究經(jīng)費,評完之后我們專門問基金委管項目的負責人,他說哎呀這個東西我問過相關的人,他們覺得現(xiàn)在還很不靠譜,還很遠。當然到現(xiàn)在看來,有些東西還是比較遠,但問題是,有些事本來就要往20年30年去做嘛。

經(jīng)過國際上十多年的發(fā)展,國內已經(jīng)有很多團隊慢慢對這個東西感興趣了,前陣子北京成立了很大規(guī)模的一個量子信息科學研究院,全國各地,包括深圳、武漢、上海、南京等等好多地方,越來越多人從前不是做量子信息的,現(xiàn)在都宣稱要開始做這個了,這是一個很好的現(xiàn)象,我很高興,說明大家慢慢地總算認可了。但同時我又特別強調,量子信息的主要目的不就是做量子通信、量子計算和量子精密測量嘛,那么就要求目標導向,對吧,你到底要做什么,這是要講清楚的。

人物周刊:否則就浪費資源了是嗎?

潘建偉:對啊。所以這個事國家會有一個統(tǒng)一的部署,不叫提高門檻吧,但你要說清楚,你到底要來做量子信息里面的什么東西。第一大家都來做是好的,但要有序地協(xié)同地做。現(xiàn)在在國家的組織下,慢慢地應該開始凝聚了。反正這些年來,我聽說(自然科學)基金委收到的跟量子信息相關的申請很多,當然這是個好事情,但是我覺得我們不能一做就一窩蜂地全部去做一個事情,因為有趣的事情還有很多,像高能物理、引力波探測、暗物質探測、凝聚態(tài),各個方向都應該支持,要不然的話我們中國可能只在做量子信息了,那肯定不好了。

?

警惕量子“資本炒作”

人物周刊:現(xiàn)在還有一個亂象是在量子科技產業(yè)化方面。

潘建偉:對。產業(yè)上現(xiàn)在是幾個方面吧。

第一方面,我覺得比較可怕的是,有一些人打著量子的旗號,去搞非法集資或者行騙,比如有人說有量子掛墜、量子鞋墊。有一次,一位MIT的留學生跟我說,他的父親知道量子的工作,也是特別信,花了好多錢去買。它們肯定是和我們說的真正的量子沒有關系的,至少我是想象不出,怎么東西一搞,量子就能讓你變得更健康一點,就可以防癌什么的。

那么還有一類呢,很多人紛紛把自己包裝成量子技術方面的公司了,做各種各樣不恰當?shù)男Q。比方說有李逵、李鬼,這樣在量子信息技術本身還沒起來之前,搞不好就恰恰毀掉了這個事業(yè)。量子計算離實用肯定還遠,這個是可以毫無疑問告訴大家的,哪怕剛開始用也是屬于基礎研究的范疇,或者說只有極少數(shù)的用戶;量子精密測量可能會有些用;量子通信,涉及到信息安全,肯定是國家層面來推動的事情,那是國家行為。

你講信息安全就要經(jīng)過非常穩(wěn)定的安全性測試,很嚴格的國家標準建立,要等這些流程全走完,才能夠讓大家廣泛地去使用這個東西,做這個的過程要非常嚴謹。

要需求導向,比如真正有部門需要,在這之前你還要對你的系統(tǒng)進行很完備的檢測。為什么國家會建立量子保密通信京滬干線,就是希望反復對它進行測試,反復征求用戶的需求,才能讓它逐步走下去。

所以我說推向使用的這個路,還是需要比較多的時間,需要比較扎實的、誠實的態(tài)度去做。

我想國家也鼓勵民營資本介入,但民營資本介入呢,就不能把它變成市場圈錢或者資本炒作,要認認真真去做這個事。國家肯定有相關的標準部門來認定你這個產品是不是安全的,還要看是不是真的有用戶。

?

網(wǎng)友評論

用戶名:
你的評論:

   
南方人物周刊 2024 第810期 總第810期
出版時間:2024年10月21日
 
?2004-2022 廣東南方數(shù)媒工場科技有限責任公司 版權所有
粵ICP備13019428號-3
地址:廣東省廣州市廣州大道中289號南方報業(yè)傳媒集團南方人物周刊雜志社
聯(lián)系:南方人物周刊新媒體部