曹則賢：少年學(xué)得會(huì)“量子力學(xué)”嗎？

向治霖

從19世紀(jì)以來(lái)，世界進(jìn)入科技時(shí)代。無(wú)論喜歡與否，我們都不能否認(rèn)，科技塑造了今天的世界。

用曹則賢的話說(shuō)，“我們處在一個(gè)科技超越神話的時(shí)代”。

不過(guò)，科技不只是科技。比如在20世紀(jì)，核能源開發(fā)，送衛(wèi)星上天……一系列科技成果，離不開政治的支持。這是因?yàn)?，科技水平?jīng)Q定了國(guó)家強(qiáng)弱，那么，很顯然，國(guó)家有必要主動(dòng)參與技術(shù)的發(fā)展。

目前，“量子科技”就成為這樣一座高峰。

國(guó)與國(guó)間的戰(zhàn)略博弈已經(jīng)開始。今年8月，美國(guó)政府公布提議，計(jì)劃將人工智能（AI）和量子信息技術(shù)研發(fā)的預(yù)算增加約30%。美國(guó)一直在加碼量子技術(shù)，這只是最近的一次。

中國(guó)方面，量子科技的重要性也被提出。10月 16日下午，中共中央政治局就量子科技研究和應(yīng)用前景舉行第二十四次集體學(xué)習(xí)，規(guī)格非同一般。

為什么在今年，量子科技被再次強(qiáng)調(diào)，而在此領(lǐng)域的角逐愈發(fā)明顯？

為此，南風(fēng)窗記者在北京專訪了曹則賢。他是中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員。做科研的同時(shí)，曹則賢也出版了多本書籍，最近的有《相對(duì)論—少年版》和《量子力學(xué)—少年版）》。

為什么是“少年版”？曹則賢表示，少年版不代表“通俗易懂版”，而是說(shuō)，這是少年就應(yīng)該懂得的知識(shí)，這是人家的少年參與創(chuàng)造的歷史。我們的對(duì)話就從兩本書開始，談到什么是“真知識(shí)”，而懂得“真知識(shí)”的少年，與國(guó)家量子科技的發(fā)展之間，存在怎樣的一體性。

是“高階”，還是“標(biāo)配”？

南風(fēng)窗：量子力學(xué)和相對(duì)論，給人的印象一直很高級(jí)、很難懂，到了大學(xué)專業(yè)課才會(huì)學(xué)的。你怎么想到寫專門的“少年版”？

曹則賢：少年版有它存在的意義，分兩方面吧。一方面是，人家在100多年前，創(chuàng)造量子力學(xué)學(xué)問(wèn)的時(shí)候，里面就有一些少年。奠定了量子力學(xué)和相對(duì)論這兩本書的關(guān)鍵思想的人，甚至有剛剛高中畢業(yè)的。

什么意思呢？量子力學(xué)也好，相對(duì)論也好，有一個(gè)重要的概念，就是要用群論的。奠定群論的人，也就是第一個(gè)把群論引入到數(shù)學(xué)里面的人，是法國(guó)人伽羅華，他1832年去世的時(shí)候，不到21歲。他給我們創(chuàng)造群論的時(shí)候，只有十八九歲。

第二，廣義相對(duì)論的關(guān)鍵概念叫彎曲時(shí)空，那么彎曲時(shí)空就有一個(gè)到底怎么彎的問(wèn)題，描述一個(gè)幾何體怎么彎、彎的程度，那個(gè)概念叫曲率，而最先引入曲率這個(gè)概念、給出第一個(gè)曲率公式的人是法國(guó)人，叫克萊羅，人家給出這個(gè)曲率公式的時(shí)候是16歲。

還有很多例子，比方說(shuō)，包括寫相對(duì)論綜述文章的人，在當(dāng)時(shí)也是少年。我們知道，1916年3月份，愛因斯坦的廣義相對(duì)論發(fā)表，過(guò)了兩三年的時(shí)間，要對(duì)整個(gè)相對(duì)論作一個(gè)總結(jié)，而總結(jié)的任務(wù)，落到了德國(guó)慕尼黑大學(xué)里面的大一新生，奧地利人泡利。

這是第一個(gè)方面，你就知道，學(xué)問(wèn)的創(chuàng)造者，有些本身就是少年，而且還是100多年前的少年。

第二個(gè)方面，回到我們的21世紀(jì)，對(duì)我們現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代，我始終認(rèn)為，它已經(jīng)是一個(gè)技術(shù)超越了神話的時(shí)代，我們現(xiàn)在玩的許多技術(shù)，比過(guò)去的神話，比方說(shuō)西游記和封神演義，我們現(xiàn)在比那時(shí)候的神話已經(jīng)高明多了，對(duì)吧？

那么在這個(gè)時(shí)代，知識(shí)已經(jīng)發(fā)展到很高深的階段。我們到了少年的時(shí)候，尤其是進(jìn)入大學(xué)之前，這些東西如果你沒(méi)學(xué)過(guò)，或者還沒(méi)有打下扎實(shí)功底，這個(gè)少年基本上是不可能到前沿去的，現(xiàn)在就是這個(gè)局面。

高深的知識(shí)太多了，上了大學(xué)，有的是更高深的內(nèi)容要學(xué)，我想說(shuō)的是，這些東西實(shí)際上是我們的少年人，至少是一批優(yōu)秀的少年人，他們應(yīng)該學(xué)會(huì)。

南風(fēng)窗：你的意思是說(shuō)，在當(dāng)下，少年們學(xué)會(huì)這兩門課，對(duì)發(fā)展物理很有必要。但是，學(xué)不學(xué)得會(huì)又是一回事？

曹則賢：有的是少年能學(xué)會(huì)量子力學(xué)和相對(duì)論的，主要在于教育，我們的教育水平太低了，我的說(shuō)法是叫，“課程淺得讓人想哭”。

當(dāng)前，我們的中學(xué)和大學(xué)，提供課程的難易程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上歐洲100年前的難度，甚至也趕不上中國(guó)清朝末年洋務(wù)運(yùn)動(dòng)時(shí)候，中國(guó)學(xué)堂里的水平。

我舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在福建福州有一個(gè)馬尾船政學(xué)堂。在那里，既有學(xué)堂，又有造船廠，還有設(shè)計(jì)局。當(dāng)時(shí)那里面有牛人工作，同時(shí)開辦了學(xué)堂，教育的孩子都是福建當(dāng)?shù)氐暮⒆印?blockquote>不存在有人能夠用輕松的方式，教會(huì)這種最深刻的學(xué)問(wèn)，天底下沒(méi)有這種便宜事。

我去看過(guò)，現(xiàn)在有個(gè)博物館在那。清末的時(shí)候，十三四歲男孩讀的數(shù)學(xué)物理，都是正經(jīng)的法文、英文原版書，而且學(xué)的難度，可能比你讀“985”的大學(xué)數(shù)學(xué)也要難一點(diǎn)。我看過(guò)一個(gè)21、22歲男孩學(xué)習(xí)過(guò)的書，一摞子書，比他人還高。

教育，是“死結(jié)”也是“鑰匙”

南風(fēng)窗：我看了一下《相對(duì)論—少年版）》，從十頁(yè)往后，就出現(xiàn)了很多高數(shù)內(nèi)容，不是輕松能讀懂的。

曹則賢：這是我的一個(gè)理念問(wèn)題，也是從自己的學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，我得到的體會(huì)：不存在有人能夠用輕松的方式，教會(huì)這種最深刻的學(xué)問(wèn)，天底下沒(méi)有這種便宜事。

這有一點(diǎn)像爬山。沒(méi)有一個(gè)人能跟你說(shuō)，不做專門的登山訓(xùn)練，不能夠抗稀薄氧氣，不能進(jìn)入暴風(fēng)雪，然后說(shuō)，可以帶你去看這個(gè)喜馬拉雅山。這是不可能的。

而且說(shuō)到高數(shù)，我們還是沿用20世紀(jì)五六十年代那種普及數(shù)學(xué)的思維。高等指的是什么？指的是難度、深度。但幾何、代數(shù)、群論、拓?fù)?、?fù)變函數(shù)、偏微分方程、微分方程理論，這些東西具體的沒(méi)有學(xué)，卻說(shuō)學(xué)了高等代數(shù)，高等數(shù)學(xué)到底指的是什么？我們沒(méi)有給下定義。

這也是說(shuō)，我們現(xiàn)在的常規(guī)教育，從過(guò)去那種掃盲班開始，就這種心態(tài)發(fā)展來(lái)的。它導(dǎo)致了我們的學(xué)生不知道，真正的學(xué)問(wèn)有多深。也就是剛才說(shuō)的，事實(shí)上，我們大學(xué)教育的內(nèi)容，程度非常低。

南風(fēng)窗：學(xué)生做題很厲害。

曹則賢：真題目他就不會(huì)了。什么是真題目呢？比如，氫原子四根譜線的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，你能從中看出自然的奧秘嗎？這就是好問(wèn)題。算題不算本領(lǐng)。比方說(shuō)一元二次方程，你會(huì)解。人家給你一個(gè)公式，有系數(shù)，你能找出兩個(gè)根，對(duì)不對(duì)？但這不算什么水平。

真正的水平是，關(guān)于一元二次方程，你到底能看出它數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)里頭是什么東西？這些是學(xué)生們都沒(méi)聽過(guò)的，比方說(shuō)有交替的問(wèn)題，有循環(huán)群的問(wèn)題，有用待求的根表示根的問(wèn)題，有內(nèi)積的問(wèn)題，有判別式的問(wèn)題……

只是對(duì)方程求解，那算什么本事??？所以說(shuō)，如果等到高中以后，習(xí)慣了這種認(rèn)識(shí)：“給出公式、求解”。這就會(huì)導(dǎo)致，這個(gè)人已經(jīng)沒(méi)有任何學(xué)數(shù)學(xué)、研究數(shù)學(xué)的資格。

該怎么數(shù)學(xué)思考，該怎么看數(shù)學(xué)問(wèn)題，這些訓(xùn)練如果沒(méi)有，往后就來(lái)不及了。

南風(fēng)窗：所以你面對(duì)的情況下，培養(yǎng)出一批懂“真問(wèn)題”的學(xué)生，其實(shí)是很緊迫的？

曹則賢：對(duì)，學(xué)生再經(jīng)過(guò)大學(xué)4年，本來(lái)4年也沒(méi)上幾天課，大四還馬上去找工作，這時(shí)候沒(méi)受到真正教育的人，從做研究的角度來(lái)看，就已經(jīng)廢了。這也就造成了我們到研究生階段，現(xiàn)在找優(yōu)秀年輕人，但基礎(chǔ)是那個(gè)樣子，都來(lái)不及了。最怕的是，這一波人在將來(lái)成為老師的時(shí)候，就更要命了，他連眼界都沒(méi)有，他沒(méi)學(xué)過(guò)沒(méi)聽過(guò)。

少年的“可能性”

南風(fēng)窗：你剛才說(shuō)過(guò)，“年紀(jì)大了就來(lái)不及了”，這是“少年版”存在的意義之一。你以后還會(huì)寫別的“少年版”嗎？

學(xué)問(wèn)本身該是什么樣子，就應(yīng)該是什么樣子，我覺得這一點(diǎn)是我們要知道的。

曹則賢：我還有想寫的，不一定要強(qiáng)調(diào)是“少年版”，但是我在寫一些能鼓勵(lì)少年的東西，比如說(shuō)《一念非凡》和《經(jīng)驗(yàn)一擊》，都是介紹數(shù)學(xué)和物理里面重要的東西，都是能給年輕人講懂的。

所以，雖然名字上沒(méi)有少年版，但是我一再?gòu)?qiáng)調(diào)，這些都是少年要學(xué)會(huì)的東西。少年不是學(xué)不到這個(gè)層面，很多人只是不知道有這個(gè)層面。在今天的世界里面，想在數(shù)學(xué)和物理方面去做研究，這是必須的。因?yàn)檫@些東西，可能都是100年前人家少年做出來(lái)的。

再一個(gè)，其實(shí)我也不想用“少年版”的噱頭， 有一些人，本來(lái)對(duì)這個(gè)說(shuō)法就不太贊同，他們認(rèn)為難了?？墒?，很多年前別人家的少年在大學(xué)里學(xué)的熱力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、經(jīng)典力學(xué)這些東西，難度都遠(yuǎn)超過(guò)我們今天的想象。

所以在書里面，我都強(qiáng)調(diào)一個(gè)觀點(diǎn)：限制這本書難度的唯一的因素，是作者本人的水平。你不能用你自己掌握的程度，來(lái)當(dāng)成學(xué)問(wèn)自身的程度。學(xué)問(wèn)本身該是什么樣子，就應(yīng)該是什么樣子，我覺得這一點(diǎn)是我們要知道的。

其實(shí)出版社也對(duì)我說(shuō)過(guò)，說(shuō)我的書太難了，賣不出去多少。我會(huì)跟他說(shuō)，我的目的不是為了賣兩本書掙錢，我要是為了掙錢，我為什么干這事？這能有幾個(gè)錢？

南風(fēng)窗：我發(fā)現(xiàn)，在你的寫作里，“十幾歲的少年”，始終是你想象中的讀者。為什么“少年”對(duì)你是一個(gè)關(guān)鍵詞。

曹則賢：知識(shí)在今天，發(fā)展到相當(dāng)高深的程度。如果在少年時(shí)沒(méi)達(dá)到一定層次，那么，他中老年做的那些東西，是很難有高度的。

中國(guó)從一窮二白，到現(xiàn)在有錢做科研，其實(shí)很了不起，但其中多虧了一個(gè)人，就是李政道先生。上世紀(jì)80年代，他組織了一個(gè)叫CUSPEA的考試，把中國(guó)學(xué)物理的優(yōu)秀少年們送到美國(guó)培養(yǎng)，總共選拔了913個(gè)少年，就是中國(guó)最優(yōu)秀的學(xué)物理的學(xué)生913人，其中中國(guó)科技大學(xué)是315人，我是屬于考不上的。

這913位同學(xué)到美國(guó)去，因此培養(yǎng)出了一批人，使得華人在物理學(xué)界，多少有點(diǎn)聲音了。再接下來(lái)，我們國(guó)家又和德國(guó)簽訂了一個(gè)協(xié)議，叫聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)物理博士。第一批是7個(gè)人，我就是第一批的。差不多總共是組織了7屆，前前后后40人左右。

我26歲去的，我就發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)是來(lái)不及了。像文小剛他們?nèi)サ矫绹?guó)，差不多是20歲，然后他到美國(guó)以后，跟的是極優(yōu)秀的物理學(xué)家，包括一些諾獎(jiǎng)得主或者數(shù)學(xué)的菲爾茲獎(jiǎng)得主。所以這些人，可以說(shuō)是有成就的人了。

像我這樣再去，26歲了，當(dāng)然我自己底子也差，所以，論學(xué)問(wèn)我是馬尾巴穿豆腐—提不起來(lái)了。

這是非?，F(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。這就讓我在想，我們的少年培養(yǎng)，一定是要加速培養(yǎng)的。當(dāng)年的中國(guó)科技大學(xué)少年班，確實(shí)培養(yǎng)出相當(dāng)一批優(yōu)秀的人。這個(gè)理念是對(duì)的。

科技追趕“路漫漫”

南風(fēng)窗：現(xiàn)在不是上世紀(jì)80年代了，今天中國(guó)的科技和應(yīng)用，已經(jīng)追上來(lái)了，不是嗎？

曹則賢：我們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域方面有了相當(dāng)多的創(chuàng)新，但是你同時(shí)也會(huì)注意到，我們所謂的卡脖子問(wèn)題，什么叫卡脖子？人家會(huì)、你不會(huì)，而且那個(gè)東西是關(guān)鍵的。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，比如說(shuō)光刻機(jī)，光刻機(jī)是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，可是有這樣技術(shù)的背后，是人家的積累。比方說(shuō)，光刻機(jī)為什么產(chǎn)生在荷蘭？它為什么只有荷蘭有，它一定有它的必然性。

荷蘭人對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)，那是在根本上的。比方說(shuō)，是荷蘭的惠更斯，理解了光的波動(dòng)性，他給人類做出了第一臺(tái)鐘表，有了鐘表才有精確計(jì)時(shí)時(shí)間，才有物理學(xué)的發(fā)展。是荷蘭人善于磨鏡片，有一天，有個(gè)眼鏡店的學(xué)徒工把兩個(gè)鏡片前后放的時(shí)候，才發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。

光刻機(jī)是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，可是有這樣技術(shù)的背后，是人家的積累。比方說(shuō)，光刻機(jī)為什么產(chǎn)生在荷蘭？它為什么只有荷蘭有，它一定有它的必然性。

技術(shù)的背后是科學(xué)，這是人家創(chuàng)造的。所以，你能理解為什么，光刻機(jī)在荷蘭了。舉個(gè)例子，固體剛體物理、流體物理、量子力學(xué)、相對(duì)論、規(guī)范場(chǎng)論，都產(chǎn)生于瑞士。你什么時(shí)候聽說(shuō)過(guò)，瑞士說(shuō)誰(shuí)卡它脖子？

南風(fēng)窗：在新興技術(shù)上，現(xiàn)在常說(shuō)的“彎道超車”，你認(rèn)為成立嗎？

曹則賢：說(shuō)個(gè)簡(jiǎn)單例子，比如谷歌公司。它有所謂的人工智能，對(duì)吧？那么，這個(gè)公司是怎么來(lái)的？它緣起一個(gè)數(shù)學(xué)算法，那個(gè)才是核心的東西。

就是說(shuō)，如果你的數(shù)學(xué)水平?jīng)]上來(lái)，你最后的AI，一定是淺層次的AI，最新的最深刻的，永遠(yuǎn)是你不會(huì)的。你不能說(shuō)拿別人的技術(shù)，或者說(shuō)在這基礎(chǔ)上有一點(diǎn)點(diǎn)創(chuàng)新，使得產(chǎn)量比別人多點(diǎn)，銷售額比別人多點(diǎn)，這個(gè)就叫超車。這不成立。

南風(fēng)窗：所以科技的追趕，并不像常人想象的簡(jiǎn)單。說(shuō)回量子科技上，它很可能是下一個(gè)“科技革命”的主角，我們也能看到，它到現(xiàn)在受到的重視程度。從你的角度，如何評(píng)價(jià)？

曹則賢：其實(shí)，量子科技也不是現(xiàn)在才重要，只不過(guò)，“量子科技”這個(gè)叫法確實(shí)是在現(xiàn)在被提出來(lái)了，而且是專門提出來(lái)，說(shuō)明國(guó)家更重視了。

我分析可能是有這么兩點(diǎn)，一個(gè)是，到今天我們認(rèn)識(shí)到，量子力學(xué)會(huì)帶來(lái)更多的對(duì)技術(shù)的改造，對(duì)器件的運(yùn)用，所以今天變得緊迫了。為什么？我在去年的量子力學(xué)跨年演講里提到，很重要的一點(diǎn)是，光是我們和遠(yuǎn)方連接的唯一途徑，另外一個(gè)，光也是我們能進(jìn)入微觀世界的唯一的工具。

另外一點(diǎn)就是說(shuō)，緊迫性還在于，如果一類即將到來(lái)的新技術(shù)，關(guān)鍵是量子力學(xué)特征的東西，并且可能會(huì)有顛覆性意義的話，今天的中國(guó)希望開始就是個(gè)參與者，我覺得有這種想法是絕對(duì)正確的。

量子力學(xué)和相對(duì)論，主角一直是電子和光子，而這，也是今天能夠帶來(lái)新技術(shù)的兩個(gè)關(guān)鍵的東西。也就是說(shuō)，在當(dāng)前社會(huì)，如果你要想創(chuàng)造出來(lái)新產(chǎn)業(yè)的東西，你是繞不過(guò)量子力學(xué)了。

在過(guò)去，熱機(jī)時(shí)代、電氣時(shí)代、半導(dǎo)體時(shí)代，我們都不是參與者，更不是創(chuàng)造者。國(guó)家對(duì)基于量子的技術(shù)的迫切感，我覺得很大程度上就像跑步時(shí)，希望自己是第一梯隊(duì)的。