開講啦潘建偉演講稿：探索的動機（第171期）

探索的動機

演講時間：2016年3月6日

——中國科學技術大學常務副校長潘建偉在《開講啦》第171期的勵志演講稿

我在歐洲留學的時候，到阿爾卑斯山山區大峽谷，很少有外國人會到那個地方去遊歷。我見到一個大概80多歲的滿頭白髮老太太坐在輪椅上。她見到我之後，非常高興。聊起來她就問我是幹什麼的，我說我是做量子物理的。然後她進一步問我，你做量子物理的哪一方面？我說我就是在做那個叫做量子信息，量子態隱形傳輸，用英文就叫做像時空穿越裏面的這麼一個東西，她說我讀過你在《自然雜誌》發表的那篇文章。當時我非常感動，一個80歲的老太太，她還是對我們的科學保持着這樣一種原始興趣的初心。我覺得她也許是一個例外。

過了幾年之後，因爲我的鼻子裏面長了些東西。然後我在海德堡大學，做了切除息肉的手術。做完手術，我醒過來之後非常痛苦，正好護士站在我的牀前。她說潘教授，你是不是就是研究跟時空穿越類似的東西啊？我說是啊。她說你能不能給我講講。但因爲我當時鼻子裏面插着兩個管子，非常痛苦。我說現在我講不了，我將來送給你點資料吧。我想講什麼呢？我就覺得一個護士也是感興趣，一個鄉村裏面老太太也是感興趣。剛纔我在外面的時候聽，有多少人在學物理，好像聽說只有一個人舉手，對吧？那我覺得如果大家對科學沒有這種原始的衝動，沒有興趣的話，我們就不可能變成一個真正的創新的國家。

那麼下面我想跟大家聊一聊就是探索的動機。就是作爲科學家，特別關心的是兩個事情。第一，宇宙的規律是怎麼樣的。他通過規律研究，希望能夠知道我們是從哪裏來？會到哪裏去？也就是說我們非常關心宇宙的生成跟宇宙的命運。

我曾經好多年之前，讀過房龍的一本書，叫做《聖經的故事》。那麼當然我得宣稱一下我不是教徒。大家都在想這個宇宙肯定要有一個起源，上帝當時說要有光，然後要有云，要有天，要有地，這個過程就是想來告訴我們創世紀的過程。所以人類追求的過程當中，一直希望能夠理解我們是怎麼來？我們的未來是怎麼樣的？來尋找一種安全感。但是在過去，因爲沒有科學，只有靠我們種種的想象。那麼這個事情經過幾千年的知識積累之後，到了1687年其實有非常大的改變。在1687年之前，偶然的一個機遇伽利略把玻璃片做成望遠鏡去看太空了，他看到了土星環等等。也就是我們開始能夠探索整個宇宙是怎麼樣了，不僅是這個地球怎麼樣。到1687年，牛頓在很多前人知識的基礎之上，發表了一部專著叫作《自然哲學的數學原理》，改變了整個人類的進程。這部書告訴我們，我們的進化通過微積分是完全可以計算的。

這什麼意思呢？我們本來覺得上天是非常神聖的。牛頓就表示蘋果掉地上，星星在天上轉，都可以算出來。這個時候你會感覺原來我可以計算神聖的上天、星星運行的軌道，這在科學上的自豪感是無比巨大的，我們還可以來計算未來。如果你進一步想的話，你就馬上會感到非常地失望，完了，我的命運是不是也是在宇宙誕生的時候就已經決定了呢？

比如說潘建偉成爲物理學家，撒貝寧成爲主持人，其實根本不是我們自己努力的結果。就像是我們今天在這地方開講，也是在宇宙剛剛誕生的時候，一切事情都已經註定了。爲什麼呢？牛頓力學告訴我們，可以計算的。所以很多物理學家，有些大科學（家）搞清楚問題之後，他說我們這個世界是宿命的，奮鬥是毫無意義的，於是他們就自殺了。真的有這樣的事情發生。當然科學還是要進一步發展的。一直到上世紀初，又一個新的革命誕生了，就是量子力學誕生。

量子力學它非常有意思。它跟原來的牛頓力學和我們的經典力學完全不一樣。牛頓力學告訴我們，比如像我潘建偉，我今天在北京這個地方做講演的話，我就不可能在上海。但在量子力學有個概念——作爲一個微觀客體，當你沒在看，他在上海和北京的時候，他可以同時在兩個地方，處於一種疊加的狀態。我們就把這樣一種狀態叫作量子疊加態。

（小片）量子，是物理學的概念，作爲不再可分割的基本個體，量子用來形容微觀世界的一種傾向，物質或粒子的能量都傾向於不連續的變化，即事物不是明確的非此即彼，而是此與彼的某種尚未確定的疊加態。舉個例子，潘教授要從德國柏林飛到中國北京，飛機有兩種飛行路線，一條是柏林-中轉莫斯科-到北京，另一條是柏林-中轉新加坡-到北京，如果潘教授在飛機上睡着了，那麼他不知道飛機到底是從莫斯科中轉還是在新加坡中轉，這時，用量子力學看世界的潘教授會說“我現在同時在莫斯科和新加坡”，也就是量子的疊加態；而當潘教授睜開眼睛看的時候，他才知道到底是從莫斯科中轉還是從新加坡中轉，這也正是量子力學的積極哲學，“看到即改變”，當你把視線關注到量子的運動軌跡，其狀態就會隨之發生。