潘建伟：探索的动机

本文格式为Word版下载后可任意编辑和复制第第页潘建伟：探索的动机潘建伟是中国科学技术高校常务副校长、院士、教授、博士生导师，中组部首批“千人方案”入选者，中科院量子科学试验卫星先导专项首席科学家。今日我给大家共享一篇潘建伟在节目开讲啦上的精彩演讲，盼望对大家有所关心。

潘建伟：探究的动机

我在欧洲留学的时候，到阿尔卑斯山山区大峡谷，很少有外国人会到那个地方去游历。我见到一个也许80多岁的满头白发老太太坐在轮椅上。她见到我之后，特别兴奋。聊起来她就问我是干什么的，我说我是做量子物理的。然后她进一步问我，你做量子物理的哪一方面?我说我就是在做那个叫做量子信息，量子态隐形传输，用英文就叫做像时空穿越里面的这么一个东西，她说我读过你在《自然杂志》发表的那篇文章。当时我特别感动，一个80岁的老太太，她还是对我们的科学保持着这样一种原始爱好的初心。我觉得她或许是一个例外。

过了几年之后，由于我的鼻子里面长了些东西。然后我在海德堡高校，做了切除息肉的手术。做完手术，我醒过来之后特别苦痛，正好护士站在我的床前。她说潘教授，你是不是就是讨论跟时空穿越类似的东西啊?我说是啊。她说你能不能给我讲讲。但由于我当时鼻子里面插着两个管子，特别苦痛。我说现在我讲不了，我将来送给你点资料吧。我想讲什么呢?我就觉得一个护士也是感爱好，一个乡村里面老太太也是感爱好。刚才我在外面的时候听，有多少人在学物理，似乎听说只有一个人举手，对吧?那我觉得假如大家对科学没有这种原始的冲动，没有爱好的话，我们就不行能变成一个真正的创新的国家。

那么下面我想跟大家聊一聊就是探究的动机。就是作为科学家，特殊关怀的是两个事情。第一，宇宙的规律是怎么样的。他通过规律讨论，盼望能够知道我们是从哪里来?会到哪里去?也就是说我们特别关怀宇宙的生成跟宇宙的命运。

我曾经好多年之前，读过房龙的一本书，叫做《圣经的故事》。那么当然我得宣称一下我不是教徒。大家都在想这个宇宙确定要有一个起源，上帝当时说要有光，然后要有云，要有天，要有地，这个过程就是想来告知我们创世纪的过程。所以人类追求的过程当中，始终盼望能够理解我们是怎么来?我们的将来是怎么样的?来查找一种平安感。但是在过去，由于没有科学，只有靠我们种种的想象。那么这个事情经过几千年的学问积累之后，到了1687年其实有特别大的转变。在1687年之前，偶然的一个机遇伽利略把玻璃片做成望远镜去看太空了，他看到了土星环等等。也就是我们开头能够探究整个宇宙是怎么样了，不仅是这个地球怎么样。到1687年，牛顿在许多前人学问的基础之上，发表了一部专著叫作《自然哲学的数学原理》，转变了整个人类的进程。这部书告知我们，我们的进化通过微积分是完全可以计算的。

这什么意思呢?我们原来觉得上天是特别神圣的。牛顿就表示苹果掉地上，星星在天上转，都可以算出来。这个时候你会感觉原来我可以计算神圣的上天、星星运行的轨道，这在科学上的骄傲感是无比巨大的，我们还可以来计算将来。假如你进一步想的话，你就立刻会感到特别地绝望，完了，我的命运是不是也是在宇宙诞生的时候就已经打算了呢?

比如说潘建伟成为物理学家，撒贝宁成为主持人，其实根本不是我们自己努力的结果。就像是我们今日在这地方开讲，也是在宇宙刚刚诞生的时候，一切事情都已经注定了。为什么呢?牛顿力学告知我们，可以计算的。所以许多物理学家，有些大科学(家)搞清晰问题之后，他说我们这个世界是宿命的，奋斗是毫无意义的，于是他们就自杀了。真的有这样的事情发生。当然科学还是要进一步进展的。始终到上世纪初，又一个新的革命诞生了，就是量子力学诞生。

量子力学它特别有意思。它跟原来的牛顿力学和我们的经典力学完全不一样。牛顿力学告知我们，比如像我潘建伟，我今日在北京这个地方做讲演的话，我就不行能在上海。但在量子力学有个概念——作为一个微观客体，当你没在看，他在上海和北京的时候，他可以同时在两个地方，处于一种叠加的状态。我们就把这样一种状态叫作量子叠加态。

(小片)量子，是物理学的概念，作为不再可分割的基本个体，量子用来形容微观世界的一种倾向，物质或粒子的能量都倾向于不连续的变化，即事物不是明确的非此即彼，而是此与彼的某种尚未确定的叠加态。举个例子，潘教授要从德国柏林飞到中国北京，飞机有两种飞行路线，一条是柏林-中转莫斯科-到北京，另一条是柏林-中转新加坡-到北京，假如潘教授在飞机上睡着了，那么他不知道飞机究竟是从莫斯科中转还是在新加坡中转，这时，用量子力学看世界的潘教授会说“我现在同时在莫斯科和新加坡”，也就是量子的叠加态;而当潘教授睁开眼睛看的时候，他才知道究竟是从莫斯科中转还是从新加坡中转，这也正是量子力学的乐观哲学，“看到即转变”，当你把视线关注到量子的运动轨迹，其状态就会随之发生。

这就告知我们，你睁开眼睛去看一下，你对我们整个世界的演化，是会有影响的。这也是说量子力学，从哲学上讲它是一种特别乐观的概念。它说我们个人的奋斗，对这个世界是有影响的。量子力学不仅可以来了解宇宙的历史，也可以推动一个新的学科的进展。

那目前我们在从事的一个比较详细的讨论就叫作量子信息科学。利用所谓的量子叠加原理可以来做量子通讯。那么量子通讯又可以解决信息平安的问题。其实量子力学还有一种所谓量子纠缠的概念。由于我刚才讲了一个粒子可以处于零加一，就是两个状态的叠加。两个粒子的话它也可以处于一种特别惊奇的状态的叠加。比如我今日来，假定我给撒贝宁一个纠缠粒子在他的手里面，然后我回到合肥去了，然后我让撒贝宁把他手中的粒子一扔。它会随机得到零和一，这个结果里面的某一个。但是我在合肥看一看我手中粒子的状态，我就可以把他手中的结果猜出来。

我们把这样一种现象叫作量子纠缠。或者从不太严格的意义上讲，甚至可以把它叫作“遥远地点之间的心电感应”。利用这个，我们就可以来构造一种特别强大的量子计算机，可以让我们通过量子计算，在大数据爆炸时代，把有效的学问给提取出来。所以从这个角度上讲，我觉得科学不仅能给你带来心灵的自由和安静，而且科学是特别有用的。随着电动力学和量子力学的进展，我们整个世界就已经变成一个地球村了。

所以说人类的进化是跟我们信息的共享和相互的互动紧密地联系在一起的。同时，还有一个特别重要的东西是需要我们进一步去珍视和加以爱护的。就是每个人都需要有心灵的自由，和他的独立的思想。正由于我们从古到今，保证了我们思想的独立性，我们才能够保证，我们想法的千变万化。

我为什么把今日的题目叫作探究的动机。其实是我照搬了爱因斯坦的题目，它叫作探究的动机。他说今日有三类人是在科学的殿堂里面。第一类人他只要有机会，或许会成为企业家，或许会成为政治家，或许会成为诗人。他只要是干哪一个能够让自己得到荣耀，得到名利。他干什么都可以，很有才华。

还有一类人完全是一种爱好驱动的。他只是觉得好玩，他才不管对大家有没有好处，有没有什么坏处。

第三类人是什么呢?他的确盼望能够对这个宇宙进行探究，进行注视，进行思考，能够找到这样一些先天和谐的规律。只有这一类人才能够很静心地，去从事长期的科学的讨论。那么爱因斯坦说当然我们不能把前两类人给驱除出去，由于这些人可能对科学是做过许多，或许是主要的贡献。把他们给驱除出去的话，我们这个殿堂就倒塌了，对吧。但是也可以确定的是假如没有第三种人的话，这个殿堂就不会成为殿堂，只能是一些