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袁嵐峰:學(xué)者應(yīng)確保信息正確,絕不可為流量無所不用其極
最后更新: 2022-09-17 13:16:11【導(dǎo)讀】 近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副研究員、風(fēng)云學(xué)會會長袁嵐峰接受觀察者網(wǎng)專訪,就他所著的《量子信息簡話》展開討論,分享了他關(guān)于氣候變化、“噴子”現(xiàn)象、“中材大用”現(xiàn)象、知識哲學(xué)、邏輯思維和世界觀等話題的看法。本文為采訪后半部分。
【采訪/觀察者網(wǎng) 李澤西】
觀察者網(wǎng):作為理論科學(xué),量子力學(xué)所探究的,是宇宙本質(zhì)道理,處在科學(xué)認(rèn)知的最前沿,因此其他領(lǐng)域,比如說化學(xué)、物理學(xué)都可以回答“為什么”的問題,但是量子力學(xué)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(xué)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(xué)當(dāng)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。基礎(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(yīng)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(dǎo)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(xué)家提出一個叫做事件形式的理論,想把量子學(xué)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(xué)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(yù)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(jìn)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(jìn)科學(xué)進(jìn)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(xué)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(rèn)為這兩者是正確的,因為它們給出的所有預(yù)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(xué)理論我們有信心都是因為它做的預(yù)測跟實驗符合。其實科學(xué)一直就是這樣,科學(xué)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(jìn)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(dāng)前我們認(rèn)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(xué)的態(tài)度。
科學(xué)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(xué)講義一開頭就有一節(jié)解釋科學(xué)到底是干什么的,有個非常有趣的比喻。他說科學(xué)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(yuǎn)停在黑格里,它不可能突然走到白格,白格的就永遠(yuǎn)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(yuǎn)不會變的,你認(rèn)為這是一條自然規(guī)律。
理查德·費曼用國際象棋比喻科學(xué)
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(xué)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(yuǎn)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(xué)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(dāng)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(rèn)識就加深了。這個游戲到底能夠進(jìn)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)確實是一個非常反直覺的科學(xué)。它里面講了很多效應(yīng),比方說隧穿效應(yīng),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(yīng),而且這個效應(yīng)也已經(jīng)被證實了,人們甚至還根據(jù)隧穿效應(yīng)發(fā)明一種新的顯微鏡,叫做掃描隧道顯微鏡。
量子力學(xué)是有這個特征,就是它非常不直觀。但是另一方面,從教育學(xué)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(dāng)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(fù)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(fù)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(rèn)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(dāng)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(yīng)為0.8光速而非直接相加得出的光速
但是當(dāng)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(fù)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(xué)過。
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本文僅代表作者個人觀點。
- 責(zé)任編輯: 李澤西 
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