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【采訪/觀察者網(wǎng) 李澤西】

觀察者網(wǎng)：作為理論科學，量子力學所探究的，是宇宙本質(zhì)道理，處在科學認知的最前沿，因此其他領(lǐng)域，比如說化學、物理學都可以回答“為什么”的問題，但是量子力學有時沒法回答“為什么”。這困擾你嗎？

袁嵐峰：其實你如果問物理專業(yè)，他會說量子力學就是物理的一部分，它不是在物理之外的，只不過它是整個物理學當中最本質(zhì)的兩個基礎(chǔ)理論之一，還有一個跟它同等基礎(chǔ)的理論叫做相對論?；A(chǔ)理論怎么會有兩個？如果你有兩個基礎(chǔ)理論，說明它們都還不夠基礎(chǔ)；基礎(chǔ)理論應該只有一個，它在最下面，然后其他的理論都是在它上面推導出來的。有很多人在做努力想讓兩個基礎(chǔ)理論統(tǒng)一起來。

我寫的《量子信息簡話》里面最后也舉了一個例子，說有些澳大利亞科學家提出一個叫做事件形式的理論，想把量子學跟廣義相對論融合起來。潘建偉和彭承志他們用這個墨子號量子衛(wèi)星做了個實驗，結(jié)果是沒有觀測到這個現(xiàn)象。所以他們這個理論最初版本已經(jīng)被否定了，但是澳大利亞科學家也不會這么輕易的go die（躺平）：我們的理論可以改一改，是吧？我們可以修改一下參數(shù)，然后給出另外一波預言，就可以解釋為什么在現(xiàn)有這個實驗條件看不到，再換一個什么樣的條件有可能看到。將來我們國家會發(fā)射更高軌道的量子衛(wèi)星，然后可以在一個新的實驗條件下再去重新探測改進后的理論，然后這樣就可以一輪輪迭代下去，這個是真正推進科學進步的基礎(chǔ)。

但是對你最基本的問題，有些理論可以用其他理論來解釋，有些理論不行。關(guān)于這一點，我的書里面其實講了，就是在關(guān)于量子糾纏那部分，說量子糾纏的原理就是量子力學的疊加原理和測量原理。這兩個原理背后的原理又是什么？我說目前我們不知道，我們只能說，我們認為這兩者是正確的，因為它們給出的所有預言都跟實驗符合，所以我們對其有很強的信心。歸根結(jié)底，任何的科學理論我們有信心都是因為它做的預測跟實驗符合。其實科學一直就是這樣，科學努力的方向就是用盡可能少的原理解釋盡可能多的現(xiàn)象。我們不斷的進步表現(xiàn)在原理越來越少，能解釋的現(xiàn)象越來越多。但是在任何一個時刻，它下面總是存在一個最基礎(chǔ)的原理。當前我們認為最基礎(chǔ)的原理，背后是什么？我們只能老老實實回答不知道，這才是一個真正老實的態(tài)度。這個是科學的態(tài)度。

科學具體做什么，有一個非常有意思的比喻，來自理查德·費曼。他的物理學講義一開頭就有一節(jié)解釋科學到底是干什么的，有個非常有趣的比喻。他說科學就好比看人下棋，就好比這個世界有很多個神沒事干就在下棋玩，然后你在這觀棋不語真君子。你不可能讓神直接告訴你，他們下的這是什么棋。你唯一可做的，就是觀看這個棋盤，你看他們到底是怎么走子，然后你來推測這個棋是什么規(guī)則。比如說，你看的是國際象棋。觀察一段時間之后，你明白了一件事情，就是象有時是黑格的有時是白格的，但是那個黑格的就永遠停在黑格里，它不可能突然走到白格，白格的就永遠停在白格里。然后看一段時間之后，你找到這個規(guī)律，象的黑白性質(zhì)是永遠不會變的，你認為這是一條自然規(guī)律。

理查德·費曼用國際象棋比喻科學

但是觀察中最有趣的，就是在你原來的總結(jié)出來的某些規(guī)律被打破的時候。比方說有一天你忽然發(fā)現(xiàn)有一個象出現(xiàn)在它本來不該出現(xiàn)的地方，黑格變白格。

這是因為有個卒沖到底線，升變成了一個象。所以那種原先的規(guī)則被打破了，出現(xiàn)了一些原來無法理解的現(xiàn)象的時候，對科學家來說是件大好事。他們最興奮的就是這種出現(xiàn)非常規(guī)的現(xiàn)象的時候，意味著你要發(fā)現(xiàn)一條新的規(guī)律了。費曼還舉了一些例子，比如說本來你有一條規(guī)則說，王一次只能走一格，可是有一次你突然發(fā)現(xiàn)一個王跳到了一個離它很遠的地方，這又是為什么？回答是王車易位。

這個例子說明了科學的本質(zhì)，你唯一可做的就是觀察世界是怎么運行的，然后總結(jié)運行中的這些規(guī)律，這些規(guī)律還時不時的被打破，當然這個打破是件好事，意味著可以發(fā)現(xiàn)一些新的規(guī)律，然后你的認識就加深了。這個游戲到底能夠進行多久？這背后有沒有一個最深層的規(guī)則？其實我們不知道。我們唯一可做的，就是繼續(xù)玩下去。

觀察者網(wǎng)：在比如經(jīng)濟學中的很多現(xiàn)象，其他人解釋一下，人們就能邏輯上“get”到點。然而，在量子力學中人們沒法“get”到其中的點，在想這些問題的時候，人們只能說，這是科學和證據(jù)告訴我的。您是如何理解這個差別的？

袁嵐峰：量子力學確實是一個非常反直覺的科學。它里面講了很多效應，比方說隧穿效應，它說一個粒子可以隧穿過一個能量比他高的一個勢壘，就好比說一個人去穿墻，在宏觀世界你肯定穿不過去的。但是量子世界告訴你，有一定的幾率會，雖然幾率很小。這是非常有趣的一個效應，而且這個效應也已經(jīng)被證實了，人們甚至還根據(jù)隧穿效應發(fā)明一種新的顯微鏡，叫做掃描隧道顯微鏡。

量子力學是有這個特征，就是它非常不直觀。但是另一方面，從教育學的觀點來看，什么叫做直觀？實際上這很大程度上取決于你所受的教育。

我在做科普的過程當中發(fā)現(xiàn)的一個現(xiàn)象，就是一開始我曾經(jīng)非常努力的去解釋狹義相對論，狹義相對論最基礎(chǔ)的是叫做洛倫茲變換，就是說兩個速度的疊加，不是它們倆直接相加，而是一個比較復雜的公式：比方說你有一個參照系，它相對于地面運動的速度是u，一個物體相對這個參照系運動的速度是v，那么這個物體相對地面的運動速度多少呢？不是u加v，而是u加v除以下面一個分母，這個分母是1加上u乘以v然后除以c的平方， c是光速，這個叫做洛倫茲變換。這個公式就復雜多了。

我就給大家解釋，為什么洛倫茲變換是正確的，伽利略變換是錯誤的。伽利略變換就是我們?nèi)粘ＵJ為的就是 u加v，最簡單的速度疊加，那個其實是錯誤的，其實只是個近似。當你的u和v都很小的時候，洛倫茲變換就跟伽利略變換差不多了，就測量不出差別來了。

洛倫茲變換：半光速火車在另一列半光速火車內(nèi)前行，速度應為0.8光速而非直接相加得出的光速

但是當我去給別人講這個的時候，我非常震驚的發(fā)現(xiàn)，有一大波人他們連伽利略變換都不能接受。

有很多人的回復說，你說我在火上朝前跑，我就比火車的速度還快嗎？這是胡扯，人怎么可能跑的比火車快？這讓我震驚了。你想給他解釋第二層，結(jié)果很多人連第一層都不知道，他們連第一層都無法理解。這就是因為他們受的教育太差了，他們可能根本就沒有學過。