量子物理最美妙的地方是包容

陳竹沁

“夜色”籠罩上海科技館報(bào)告廳，璀璨的追光點(diǎn)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(dāng)“義務(wù)主持人”。還剩最后一個提問機(jī)會，一位優(yōu)雅的女士被抽中，起身提出要問一個量子力學(xué)的問題。

“今天不回答量子力學(xué)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(guān)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(jié)束。

面對這類問題，潘建偉時(shí)常報(bào)以“科學(xué)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(xué)了；而科學(xué)恰恰又最需要自由思想，“它是反權(quán)威的，沒有邊界，愛因斯坦把牛頓推翻掉，量子力學(xué)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(xué)報(bào)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(jià)值。

唯獨(dú)“量子炒作”和“量子騙局”，令他無法忍受，直呼“可怕”?！袄罟怼薄ⅰ袄铄印蓖_，對還處在產(chǎn)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(shè)的所謂“滬杭干線”毫無瓜葛。沒人料到，兩個多月后，團(tuán)隊(duì)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(yù)都是尋常。“墨子沙龍”散會后，潘建偉差不多走出幾步就被攔下，同行的團(tuán)隊(duì)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(jī)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(diǎn)像他當(dāng)年為了考東陽中學(xué)，常常周末騎車到校門外的池塘轉(zhuǎn)一圈。在那里，流傳著東中校友、也是中科大老校長嚴(yán)濟(jì)慈奮發(fā)讀書的傳說。后來在一眾學(xué)弟學(xué)妹們面前，他曾毫不矯飾地解釋，“借此沾點(diǎn)靈氣?！?/p>

每次在公開活動中與青少年對話，都是那份質(zhì)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(shí)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(yīng)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(tuán)體，而后家鄉(xiāng)、國家，最后是整個地球，乃至宇宙。

科學(xué)的好處是有嚴(yán)格的定義和適用范疇

人物周刊：最近網(wǎng)絡(luò)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(xué)”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(zhì)。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。”你怎么看公眾對量子物理的這種理解？

潘建偉：量子力學(xué)里面，有很多基本概念，跟我們經(jīng)典力學(xué)、牛頓力學(xué)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(shí)候就會被別人加以各種各樣的詮釋，就會導(dǎo)致誤解。其實(shí)當(dāng)年跟國外同事討論的時(shí)候我們就在說，能不能初中、高中的時(shí)候就把量子力學(xué)的基本概念也給大家介紹一下，畢竟現(xiàn)代物理學(xué)最重要的兩大支柱，一個相對論，一個量子力學(xué)。這科普吧，得下沉，或者早點(diǎn)給大家講，在認(rèn)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(xué)的觀念里面，量子力學(xué)、相對論就變得難以理解了。

人物周刊：量子力學(xué)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(xué)”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(xué)的東西很清楚，它是可以具體來計(jì)算的。最好的做法就是宗教歸宗教，科學(xué)歸科學(xué)。比如說，用量子力學(xué)，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(fù)的。在同樣的條件下，我這個理論預(yù)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(xué)。但其他的，就屬于哲學(xué)層面，還有神學(xué)層面的東西，我就不知道了。我只能說，我的科學(xué)是這樣，你看，我這么設(shè)計(jì)個實(shí)驗(yàn)，我做出來會是什么結(jié)果，我是可以重復(fù)、可以計(jì)算、可以在實(shí)驗(yàn)上檢驗(yàn)的。

人物周刊：我們看到一些科學(xué)家，可能到了晚年就轉(zhuǎn)向了宗教，或者把科學(xué)與宗教聯(lián)系在一起去做研究。比如大家對朱清時(shí)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(xué)。

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(jī)了，你在廣東給我打個電話，忽然手機(jī)那邊視頻也傳過來了，那不把人家給嚇?biāo)懒藛?，你肯定會被?dāng)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(dāng)年一些神話里的很多東西，像千里眼、順風(fēng)耳，“天上一日，地上一年”，孫悟空的分身術(shù)之類的，最后隨著科學(xué)的發(fā)展，到了后來的科學(xué)里面，多多少少（有點(diǎn)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(rèn)為你是胡說八道。我的意思是，對科學(xué)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(xué)人來講，我覺得我自己是比較包容的，因?yàn)槲覜]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(xué)界、科學(xué)界來說。

潘建偉：我只能這么說，我自己只在科學(xué)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(rèn)為不是科學(xué)了，對吧，這個得講清楚。比如吳承恩說了千里眼、順風(fēng)耳，那我今天把手機(jī)弄出來了，我不能用這個證明吳承恩當(dāng)年說的就是對的，或者說他在幾百年之前就預(yù)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。endprint

人物周刊：我注意到你在做科普的時(shí)候，也會使用類似“心電感應(yīng)”、“超時(shí)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(rèn)識誤區(qū)？

潘建偉：我覺得我講的每一句話，都是在科學(xué)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(yuǎn)地點(diǎn)之間的詭異的互動”對吧，但是同時(shí)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(xué)的好處是每講一句話都有很嚴(yán)格的定義，有很嚴(yán)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(shí)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(guān)的描述它狀態(tài)的波函數(shù)，可以同時(shí)對應(yīng)多個地點(diǎn)，地點(diǎn)A加上地點(diǎn)B加上地點(diǎn)C。為什么當(dāng)年量子力學(xué)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(xué)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(shù)和理論密不可分

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

潘建偉：牛頓力學(xué)告訴我們，R平方分之一，萬有引力，那你搞數(shù)學(xué)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(guān)系。所以數(shù)學(xué)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。

我們物理學(xué)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(zhuǎn)，還是地球圍著太陽轉(zhuǎn)，你就得造個望遠(yuǎn)鏡出來，然后去看，才能證實(shí)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(shí)去驗(yàn)證，我覺得物理學(xué)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(shí)代是“黃金時(shí)代”，他趕上了“白銀時(shí)代”，而現(xiàn)在是“青銅時(shí)代”，特點(diǎn)就是理論物理在短期內(nèi)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(shí)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(xué)家了。

潘建偉：科學(xué)總是這么回旋的嘛，有些時(shí)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(zhì)、暗能量都還搞不清楚，我覺得也許慢慢地，應(yīng)該允許理論物理學(xué)家進(jìn)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(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)。做著做著，等到有足夠的數(shù)據(jù)時(shí)，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(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)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(yīng)用方面，但你更遠(yuǎn)大的目標(biāo)似乎還是希望借此為理論提供貢獻(xiàn)。包括你們正在設(shè)計(jì)地月衛(wèi)星軌道間的實(shí)驗(yàn)方案，對量子物理非定域性做終極檢驗(yàn)。這是否就是你說的“科學(xué)的回旋”？

潘建偉：對對，所以有些人就說，你看你只有技術(shù)，沒有理論，我說不對。沒有伽利略當(dāng)年的望遠(yuǎn)鏡造出來朝向太空去看，怎么有我們很多學(xué)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(xué)建設(shè)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(xué)建設(shè)起來呢？沒有什么黑體輻射、原子光學(xué)的很多實(shí)驗(yàn)，你怎么可能把量子力學(xué)建設(shè)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(jìn)行總結(jié)、深化和理論化，理論又去指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(xué)不一樣，你沒有實(shí)驗(yàn)，理論不可能憑空造出來，所以技術(shù)的發(fā)展是很重要的，技術(shù)和理論其實(shí)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(shí)間，對國家引進(jìn)的海外科技人才同時(shí)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(dāng)時(shí)是不是真的為國家做了事。我只說我當(dāng)時(shí)為什么這么做，但是我不去討論別人、批評別人的事情，因?yàn)槟莻€跟我沒有關(guān)系。

那時(shí)為了發(fā)展量子存儲的技術(shù)，我去的海德堡大學(xué)，之前我在維也納的小組也沒有這方面技術(shù)。我和科學(xué)院、我們學(xué)校說，學(xué)校也跟教育部做過相應(yīng)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(shí)候要把這個技術(shù)帶回到國內(nèi)來。不然的話，你說我們這個團(tuán)隊(duì)怎么會十幾個人到2008年的時(shí)候幾乎同時(shí)都回來了？我們有一個很嚴(yán)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(biāo)去做事情。

當(dāng)時(shí)國內(nèi)也沒有機(jī)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(fèi)。當(dāng)時(shí)我只能自己在歐洲申請錢，申請到錢當(dāng)然在歐洲得有個具體的單位、部門，來開展相關(guān)的工作。我們在德國把實(shí)驗(yàn)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(jià)買回來了。

人物周刊：現(xiàn)在國內(nèi)的科研經(jīng)費(fèi)分配機(jī)制，還有哪些不足？

潘建偉：現(xiàn)在你可以看到，在國內(nèi)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(shí)相對來說……我前陣子碰到一個美國華人學(xué)者，是我們領(lǐng)域非常知名的專家，他是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的fellow（研究員），每年都能得到幾百萬美元經(jīng)費(fèi)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(nèi)每個項(xiàng)目都是得努力去爭取。國家能不能給出一種機(jī)制，對確實(shí)已做出比較好的成果、我們也信任的科學(xué)家，至少70%的經(jīng)費(fèi)可以得到比較穩(wěn)定的支持，除非他想做點(diǎn)新的事情，再另外去申請。相對來說，國內(nèi)現(xiàn)在基本上還是競爭性的經(jīng)費(fèi)。當(dāng)然，因?yàn)槟阕龅帽容^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(shí)間在申請經(jīng)費(fèi)上。endprint

人物周刊：我看到你之前也建議過，國家基礎(chǔ)研究科研經(jīng)費(fèi)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(guān)？

潘建偉：從總量上講，現(xiàn)在國內(nèi)對基礎(chǔ)研究的投入已經(jīng)不少了，好的工作也確實(shí)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(zhuǎn)一圈之后說，哎呀，中國好多實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備一點(diǎn)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(lǐng)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(tuán)隊(duì)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(xué)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(tuán)隊(duì)來做各投3塊錢，那這個實(shí)驗(yàn)就做不成了。對有些大的任務(wù)是有目標(biāo)導(dǎo)向的，在這種前提下，資源要相對集中一點(diǎn)，但同時(shí)對基礎(chǔ)研究，還是要鼓勵大家很好地去做自由探索。

十幾年前，在國內(nèi)要在量子信息方面申請經(jīng)費(fèi)很難。我們是搞物理的，然后又去做點(diǎn)信息，別人看來不倫不類的。最早的時(shí)候我記得很清楚，跟我當(dāng)時(shí)的碩士導(dǎo)師一起申請十幾萬的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)，評完之后我們專門問基金委管項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他說哎呀這個東西我問過相關(guān)的人，他們覺得現(xiàn)在還很不靠譜，還很遠(yuǎn)。當(dāng)然到現(xiàn)在看來，有些東西還是比較遠(yuǎn)，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(nèi)已經(jīng)有很多團(tuán)隊(duì)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(xué)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(rèn)可了。但同時(shí)我又特別強(qiáng)調(diào)，量子信息的主要目的不就是做量子通信、量子計(jì)算和量子精密測量嘛，那么就要求目標(biāo)導(dǎo)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(fèi)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?，F(xiàn)在在國家的組織下，慢慢地應(yīng)該開始凝聚了。反正這些年來，我聽說（自然科學(xué)）基金委收到的跟量子信息相關(guān)的申請很多，當(dāng)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?yàn)橛腥さ氖虑檫€有很多，像高能物理、引力波探測、暗物質(zhì)探測、凝聚態(tài)，各個方向都應(yīng)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(chǎn)業(yè)化方面。

潘建偉：對。產(chǎn)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(xué)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(guān)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(diǎn)，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(shù)方面的公司了，做各種各樣不恰當(dāng)?shù)男Q。比方說有李逵、李鬼，這樣在量子信息技術(shù)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(jì)算離實(shí)用肯定還遠(yuǎn)，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(chǔ)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(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)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(yán)謹(jǐn)。

要需求導(dǎo)向，比如真正有部門需要，在這之前你還要對你的系統(tǒng)進(jìn)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(fù)對它進(jìn)行測試，反復(fù)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(shí)間，需要比較扎實(shí)的、誠實(shí)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(rèn)認(rèn)真真去做這個事。國家肯定有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部門來認(rèn)定你這個產(chǎn)品是不是安全的，還要看是不是真的有用戶。endprint