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探索的動機(jī)潘建偉開講啦演講稿范文
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?yàn)槲业谋亲永锩骈L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?我說是啊。她說你能不能給我講講。但因?yàn)槲耶?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(diǎn)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(jī)。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(yùn)。
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?yàn)闆]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(shí)有非常大的改變。在1687年之前,偶然的一個機(jī)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(yùn)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(yùn)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(shí)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)。
。ㄐ∑┝孔,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(jī)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(jī)上睡著了,那么他不知道飛機(jī)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(yùn)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(shí)量子力學(xué)還有一種所謂量子糾纏的概念。因?yàn)槲覄偛胖v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(jī)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(diǎn)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(qiáng)大的量子計算機(jī),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(dú)立的思想。正因?yàn)槲覀儚墓诺浇,保證了我們思想的獨(dú)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(jī)。其實(shí)是我照搬了愛因斯坦的題目,它叫作探索的動機(jī)。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(jī)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(shí)希望能夠?qū)@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?yàn)檫@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(jī),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(jī)。
謝謝大家。
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