原标题:量子内裤到底有什么作用?中国量子之父潘建伟直接辟谣

星际旅行、时空穿越、瞬间移动……无数的文学和影视作品为我们展现着人类科幻的未来。这些并不是创作者们脑洞大开的随意想象,创作者们都有一个基本的理论基础——量子力学。量子力学,是当今物理研究的最前沿。但对于普通群众来说,量子力学看似高深莫测。

《信息简史》这本书可能在科普读物里属于不那么好读的。我始终认为,这绝不是作者的错,实在是这部历史太宏大了,若不是格雷克这样的大牛,恐怕少有人敢挑战这样的话题,即使是格雷克,也是花费了7年的时间。译者高博,在译后记里也说,“当初接手这本书的翻译时,对原著的难度之高也是始料未及”,六易其稿,方才得以付梓。
这本书的难度,在于它超出了一般人的知识广度以及思维定势。现在有很多诸如“每天读1本书”之类的知识付费推送,但介绍这本书的很少,因为它很难用只言片语说清楚。
但是,我觉得,花些功夫读这本书,或者反复读一些章节,是值得的。它可粗读、可细读,不同人、不同需要,可以有不同的选择。如果按照最近很火的一本书《刻意练习》的说法,学习任何知识和技能都要“超越舒适区”方能有所收获。可是,超越舒适区这种说法总让人联想到头悬梁锥刺股,其实关键看心态,闲暇之时,在单纯的好奇心的驱使下,本着“获取知识消磨时间”的心态,利用便捷的互联网,对这本书涉及的某些细节进行一番寻根究底,也不失为人生乐事。

图片 1

随着“墨子”号量子通信卫星的升空,光量子计算机的研发成功。我国在量子通信,量子计算机领域走在了世界的前沿。量子的概念也深入人心。但不乏有投机者像借助量子的概念炒作一番。在股上有关量子概念的股票大涨,在营销市场上有关量子的概念也在大肆炒作。曾经就有网友发问,自己在大街上看到吆喝量子内裤的东西是否有真效果?

5月3日,世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机在中国诞生,量子力学取得现实应用的重大突破。

第13章 信息是物理的(万物源自比特)

首先,为何我在前面做了这么一番铺垫?就是因为这一章比较难,因为这一章把量子物理和信息论联系起来了!而这两样,对我们来说,都是“不明觉厉”的典型!

量子力学这玩意儿确实不是一两句话能说清的,不仅如此,它几乎是反常识、毁三观的,不仅仅是对我等凡夫俗子,即使是对爱因斯坦这样的“业内大牛”,他至死都无法接受量子力学的一些观点。

关于量子力学的科普读物,我强烈推荐曹天元的《上帝掷骰子吗——量子力学史话》,这本书是能够让普通人体会到量子力学对整个人类认知的挑战性和撼动力的为数不多的量子力学科普书。这本书再版多次,现在网上流传的有三种封面,我读的是如下这种封面的,也是三种封面里我最喜欢的一个设计。

图片 2

《上帝掷骰子吗——量子力学史话》

没有读过的童鞋,可以体验一下下面这两段话,这是这本书序言里的:

我在这里要给大家讲的是量子论的故事。这个故事更像一个传奇,由一个不起眼的线索开始,曲径通幽,渐渐地落英缤纷,乱花迷眼。正在没个头绪处,突然间峰回路转,天地开阔,如河出伏流,一泻汪洋。然而还未来得及一览美景,转眼又大起大落,误入白云深处不知归路……量子力学的发展史是物理学上最激动人心的篇章,我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌,却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地,带来了让人惊骇的电闪雷鸣,同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来,却更加坚定了对胜利的信念。

量子理论是一个极为复杂而又难解的谜题。她像一个神秘的少女,我们天天与她相见,却始终无法猜透她的内心世界。今天,我们的现代文明,从电脑到激光,从核能到生物技术,几乎没有哪个领域不依赖于量子论。但量子论究竟带给了我们什么?这个问题至今却依然难以回答。在自然哲学观上,量子论带给了我们前所未有的冲击和震动,甚至改变了整个物理世界的基本思想。它的观念是如此地革命,乃至最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧意。现代文明的繁盛是理性的胜利,而量子论无疑是理性的最高成就之一。但是它被赋予的力量太过强大,以致连它的创造者本身都难以驾驭,以致量子论的奠基人之一玻尔(Niels
Bohr)都要说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。”

——曹天元《上帝掷骰子吗——量子力学史话》序

是不是跑题了?也不是,因为不读这本书,读《信息简史》的这一章确实比较“懵懂”,不知道老格在说啥。我的能力有限,难以用几句话把量子力学的思想大概介绍清楚,所以只能建议大家去读《上帝掷骰子吗——量子力学史话》

从逻辑上来看,量子力学与信息论是怎么走到一起的呢?
这个媒人大概就是“概率”以及蕴含在概率论中的概率思维,或者说人类对随机性的认识。

信息论前面已经说过了,熵的概念跟概率密切相关,而量子力学最具颠覆性的,就是以“海森堡不确定性原理”为代表的观点——人类从此失去了一个确定性的、可测量、可预测的世界!

《信息简史》这本书的标题以及标题后的()非常有意思,都是对一章内容的点睛之笔,而且两者真的是“相映成趣”,它们既是解开这一章核心思想的钥匙,也是考察你对这一章理解程度的准绳。

“信息是物理的”与“万物源自比特”乍一看似乎是矛盾的,这主要是因为我们通常对信息的认识都是“非物理的”,信息论中熵的概念,似乎打通了信息世界(信息科学)与物理世界(物理科学)的联系,这个我们前面专门谈到过,但后来的量子力学,对于这种程度的联系,恐怕要“呵呵”了,因为在量子力学看来,它只是修了一座桥梁或隧道而已。而量子力学,是将信息世界与物理世界统一了起来。如果按照这样的理解,这个标题的两句话可以解读为:因为从量子力学的观点来看信息是物理的,所以万物源自比特。量子力学的确是充满悖论的,同时也的确是毁三观的,这种观点摧毁了唯物主义,仿佛说世界的本源是信息,但信息又是物理的——那只能说信息先于物质但同时又依赖于物质,那么,究竟是蛋生鸡还是鸡生蛋呢?

这一章大概就是在重现历史上的上述纠结。

不如,我们就说几个细节,几个“好懂”的、与现实生活有联系的细节吧:

导语:

3月6日晚22:38,潘建伟做客CCTV-1《开讲啦》。他从亲身经历的两个故事谈起普通人对科学最原初的兴趣,而正是这种探索的动机,促使了科学家不断追问人类的生成和宇宙的规律。对于普通人来说,量子科学“听着怪、看不懂”,但在这一前沿领域工作的潘建伟院士眼中,“量子力学”不仅可以来了解宇宙的历史,也可以推动一个新的学科的发展。

图片 3

那么,量子力学到底讲了什么?它的前世今生是怎样的?

1. 量子通信究竟是怎么回事?

量子力学处处都是悖论!这四个字会让绝大多数人“不明觉厉”、“敬而远之”,但同时出自量子力学的概念在我们日常谈资及科幻作品中又似乎比其他科学领域都流行,比如年前火了一把的“薛定谔的春节”,比如《星际迷航》中的一句“发送我吧”所实现的“星际传人”,似乎不远的将来,我们办个卡,biu的一声刷一下,就可以瞬间到达至少地球上任意地方的梦想已经快要实现了……

醒醒吧,骚年!
要知道,科幻是源于科学而高于科学的想像空间。以《星际迷航》为代表的科幻作品的流行,反倒是给公众造成了诸多“迷思概念”。量子通信其实与“传人”相去甚远,量子通信的基本原理叫做“隐形传态”(teleport),现实比想像骨感得多,就现在的科学发展水平而言,量子通信还不具备实用价值,局限多多,主要有以下三点:

  1. 量子通信传输的不是量子本身,也就是不能传递物质,只是量子的“状态信息”;
  2. 量子通信虽然可以在瞬间完成(与距离无关),但至少目前依然需要借助“经典信道”——即我们现实中的通信方式完成,而经典信道的最高速度是光速,因此,量子通信实际上其传输速度还是不能超过光速;
  3. 量子通信是“剪切”而非“复制”,你如果用量子通信的方式抄我的作业,我是不会同意的,你抄了,我的作业就毁了。

量子通信原理的发现过程也是充满悖论的,其初衷竟然是想“证伪量子力学”。1935年,爱因斯坦(Einstein)、波多尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)提出了一个思想实验,后人用他们的首字母称为EPR实验。你可以制备两个粒子A和B并使它们处于“纠缠态”——简单说就是两个粒子的状态是互补的,你是上我就是下,你是左我就是右,你是风儿,我是沙(串了……)。然后把这两个粒子在空间上分开很远,任意的远,但由于它们是“纠缠态”的,按照量子力学的理论,当你对A进行测量的时候,A和B会同步发生变化。注意是同步,同步意味着不需要时间间隔、与AB间的距离无关,也就是速度无穷大。爱因斯坦他们的目的,就是运用量子力学的理论,推导出一个错误的结论——信息传递的速度超过光速,违反相对论,因此,就可以证伪量子力学的理论了。爱因斯坦他们还给这种“神同步”起了个名字,叫做“鬼魅般的超距作用”。

上述实验只是“思想实验”,当时想真做实验技术条件也达不到。可是到了1980年代,阿斯佩克特等人实现了这个思想实验,结果你猜怎么着?完全跟量子力学的预言符合!真的是你测得一个EPR对中的A是“上”的时候,B就变成了“下”!这下真的见“鬼”了!

但是,现实总是骨感的,虽然现实的实验验证了量子力学的理论,但就实际应用而言,还有很多限制,主要就是上面那3点,同时,受技术条件的限制,目前能够实现的传输距离也是非常有限的。

在量子通信的实现技术研究方面,我国科学家潘建伟院士领导的团队走在了世界前列:

图片 4

潘建伟院士

  • 1997年,潘建伟的老师、奥地利物理学家蔡林格带领的团队首次实现了传送一个光子的自旋。他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》的文章,潘建伟是第二作者。这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”,跟它并列的论文包括伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等。
  • 2004年,蔡林格小组利用多瑙河底的光纤信道,将量子隐形传态距离提高到600米
  • 2009年,潘建伟的研究组与清华大学合作,在北京八达岭与河北怀来之间实现了16公里的量子态隐形传态,相当于此前世界纪录的27倍。
  • 2012年,潘建伟和他的团队实现了100公里自由空间的量子态隐形传输。
  • 2015年,潘建伟团队首次实现单光子多自由度的量子隐形传态,首次证明了一个粒子的所有性质在原理上都是可以被传输的。完整意义的量子隐形传态,应该说是2015年才实现的。英国物理学会新闻网站《物理世界》评选的2015年度国际物理学十大突破中,潘建伟团队的这一成果位列榜首。这是在中国本土完成的研究工作第一次获此殊荣。
  • 2016年8月16日,我国发射了世界上第一颗量子通信实验卫星——“墨子号”,潘建伟担任该项目的首席科学家。“墨子号”的主要研究目标是量子通信在实际应用方面最具吸引力的一项特征“信息安全”。量子通信在理论上决定了信息在传输过程中是无法被窃取的,因此这也成了当前信息安全领域最具潜力的研究方向。

正如有了牛顿定律并不意味着人造卫星马上可以实现一样,量子通信在技术实现上还有很长一段路要走。但当今的科技发展速度,这个时间显然要比从牛顿定律到人造卫星短得多。

演讲 | 潘建伟(中国科学院院士)**

我想说量子内裤的内裤肯定是真的,但是量子是不是真的,我只想说:呵呵!!

怀着对科学的敬畏之心,本人希望化繁为简、以最平实易懂的语言,写下量子力学的发展以及普通人怎样能看懂量子力学,和大家一起掀开量子力学的神秘面纱。

2. 量子计算机究竟是怎么回事?

说完量子通信,再来说说量子计算机。

量子计算机之于电子计算机最具革命性的地方就是天生具有超强的并行处理能力

薛定谔的猫在同一时刻可以既是死的又是活的,这反映了量子的一种特性——“叠加态”。传统的计算机存储器,1比特的存储空间,只能存储0、1两种状态中的一种,也就是同一时刻要么是0,要么是1,不能“叠加”,而量子比特则可以同时存储两种状态。

这样一来,我们所熟悉的存储空间的计算方法就彻底被突破了,我们熟悉的是n位二进制可以表示的范围是2n,但同时只能表示一个n位二进制数,但如果是\*\*n位量子存储器,则是可以同时存储2n个数据!**

我们都知道,指数的增长是非常可怕的,按照上述原理,只需250位的存储空间(由250个原子组成),就能存储2^250个数据,这比现在已知的宇宙中全部原子数目还要多!

学过一点编程的人都知道,现在的计算机某一时刻只能操作一个数据(所谓多任务乃至超级计算机实质上都是多个CPU并行工作,就单个CPU而言,依然是某一时刻只能操作一个数据),然而量子比特的上述性质,就使得同时对2n个数据变为可能,这就相当于2n个CPU同时工作!

以上是理论,现实的情况依旧骨感。我们都知道,电子计算机用于实现0、1两种状态的是电压,这是一种宏观的物理量,而量子计算机实现0、1两种状态的,是靠操纵微观世界的量子,这在技术实现上来说还有不小的难度。

就在这个月(5月3日),我看到一条新闻,标题是“我国量子计算机研究取得重大突破
首次超越早期经典计算机”
。这让我感到很困惑,因为在我的心目中,量子计算机的速度与现在的计算机不可同日而语,为什么仅仅超越了“早期经典计算机”就是“重大突破”?再仔细看新闻的内容,更迷糊了:说白了,这里的“早期经典计算机”就是我们都非常熟悉的第一台电子管计算机ENIAC和第一台晶体管计算机TRADIC,而这台量子计算机,比它们快了10-100倍,就被视为“重大突破”了!

现在新闻从业者的科普意识和科普能力均有待提高,这样的报道相信大多数人会和我一样无法理解。在好奇心的驱使下,我在网络上搜了一圈,方才有点明白。

其实就是上面所说的那个2^n的原理,n的大小直接决定了量子计算机的性能。这个n其实就是我们可以操纵的量子数,然而,精确操纵量子在目前来看还是非常困难的,以下这个数据,是人类在这方面前进的步伐:

多粒子纠缠的操纵作为量子计算的技术制高点,一直是国际角逐的焦点。在光子体系,潘建伟团队在国际上率先实现了五光子、六光子、八光子和十光子纠缠,一直保持着国际领先水平。在超导体系,2015年,谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校宣布实现了9个超导量子比特的高精度操纵。这个记录在2017年被中国科学家团队打破。

上述新闻中报道的就是潘建伟团队取得的成果,他们首次将n提升到了10。

图片 5

潘建伟团队所实现的量子计算装置原理示意图

当光子数达到20个时,量子计算机就可以打败常用的个人电脑。当光子数达到50个时,可以超越当前超级计算机的速度。而当光子数达到100个时,量子计算机可以轻松达到任何经典计算机都望尘莫及的速度。

你也许会问,要这么快的计算机有啥用?

用处大了!现在很多现实问题依然受制于计算机的运行速度,比如高精度的天气预报,用于预报天气的数学模型即使能做到100%的准确率,试想计算明天的天气如果需要的时间超过24小时的话,还有任何意义吗?

另外一个需要超强计算能力的就是加密与解密,这可是与信息社会每个人的切身利益密切相关的。这又是一个复杂的话题,长话短说吧。下面是当前普遍采用的“非对称加密算法”的原理,它的优势在于不需要传递密钥(私钥),避免了密钥泄露的风险,其加密过程是这样的:

  1. 乙方生成两把密钥(公钥和私钥)。公钥是公开的,任何人都可以获得,私钥则是保密的。
  2. 甲方获取乙方的公钥,然后用它对信息加密。
  3. 乙方得到加密后的信息,用私钥解密。

因此,如果公钥加密的信息只有私钥解得开,那么只要私钥不泄漏,通信就是安全的。

关于这个算法的科普,大家可以参见这里:
RSA算法原理(一)
RSA算法原理(二)

这种加密算法的底气在哪里呢?就是要想解密,必须完成一个大数的质因数分解,而这个工作,现在的计算机来做,是非常耗时的,耗时到一定程度,也就可以说这种加密方法的破解,在现实中是不具备可操作性的了

这里所说的大数有多大呢?上亿?亿亿?亿亿亿?

别想了,翻到362页体验一下吧:

12301866845301177551304949583849627207728535695953347921973224
52151726400507263657518745202199786469389956474942774063845925
19255732630345373154826850791702612214291346167042921431160222

●●●

我上网查了下,各种“量子产品”,“量子内衣”、“量子床垫”、“量子眼镜”、“量子饮料”“量子杯”等等,不由得让我想起来我以前看专利网那些让人苦笑不得专利。


1240479274737794080665351419597459856902143413

3347807169895689878604416984821269081770479498371376856891243
1388982883793878002287614711652531743087737814467999489
×
3674604366679959042824463379962795263227915816434308764267603
2283815739666511279233373417143396810270092798736308917

这其实只是一个形如C=A×B的简单乘法算式。

2009年12月,一个由来自瑞士洛桑、荷兰阿姆斯特丹、日本东京、法国巴黎、德国波恩以及美国华盛顿州雷德蒙德的科学家组成的团队,动用几百台机器花费了近两年的时间,才将这样一个“大数”分解为两个质数的乘积。

仅仅是一个232位整数,当前实际加密算法采用的是1024位整数,重要场合采用的是2048位整数。据估算,按照当前的计算速度,500位的整数进行质因子分解,就需要4.2×10^17亿年!简直不可想像!

一旦量子计算机及相应的量子算法发展成熟,这个问题的求解时间将呈指数趋势缩短,短到一定程度,在可接受的时间内实现破解,这个作为现在信息安全基石的加密算法就形同虚设了

换句话说,哪个国家率先研制出这样的量子计算机,全世界在它的面前就都是“透明”的了,细思极恐啊!

探索的动机

量子内裤

回到量子内裤本身,贴吧还有帖子正正经经解释量子内裤的原理以及作用。通过量子感受周围环境温度的变化,改变其能量波的频率来达到控温恒温功效。温度高时量子能量波振动频率高,吸收能量而降低温度;温度低时振动频率低,释放能量而发热提高温度。这里的解释真的可笑,连量子到底是什么都不知道就敢大放厥词,再上十年物理课再谈吧!

图片 6

还有许多解释,大家直接看图吧!什么量子能量波与神经元共振?真的忍不住黑人问号脸!

1、

(来自CCTV-1《开讲啦》,时长44分59秒)

科学家的辟谣

其实这种骗局并不是没有科学家辟谣,查了查资料我国量子之父潘建伟老师就曾说过:“现在民间有一些厂家利用量子的概念来推荐量子包装的保健品。这些几乎都是假的,不要受骗上当。”

但是为什么量子类产品还是层出不穷,还总是有人相信呢?其实在我看来主要有以下原因:

一、给普通的产品镀金,提高价值。

不得不说量子虽然并不是所有人都能理解的,但现在看来人们越来越相信科学,因此往往挂上量子的事物总会让人感到高端。

二、量子力学本身难以理解

因为量子力学本身的难以理解,所以大多数人对其只听过但并不了解!这就给一些不良商家提供了机会,他们将原理胡编乱造一番,乍一看还感觉很有道理的样子!因为对大多数来讲看不懂的就是科学,量子内裤听起来不明觉厉。

图片 7

三、监管力度不够

我国法律中并不是对这类事件没有规定,但是这些产品还是屡见不鲜。其中一部分原因就是监管部门的懈怠。老人、小孩或者并没有受高等教育的人不能分辨真假,难道在已经有科学家辟谣的情况下监管部门还分辨不了?

总之,关于内裤这个东西大家就安安稳稳的买一些材质舒适的就行了,对于这种量子,磁力附加各种功能的内裤一定要谨慎!返回搜狐,查看更多

责任编辑:

大地沐浴阳光,万物生长。

我在欧洲留学的时候,到阿尔卑斯山大峡谷,一个很少有外国人到的地方去游历。我见到一个大概80多岁、满头白发的老太太坐在轮椅上。她非常高兴看到一个外国人,聊起来她就问我是干什么的,我说我是做量子物理的。然后她进一步问我,你做量子物理的哪一方面?我说是量子信息、量子态隐形传输,用英文就像时空穿越里面的东西,她说我读过你在《自然》杂志发表的那篇文章。当时我非常感动,一个80岁的老太太,她还是对科学保持着这样一种原始兴趣的初心。当时,我觉得她也许是一个例外。

“光”是什么?却千百年来,人类受益于光的恩赐。却不知光到底为何物,只能做出一些猜想。

图片 8

人类对于光的无知,直到1655年开始有所改变。英国的博物学家胡克,提出了光的波动说,他认为光是一种波,与水波相似。荷兰人惠更斯发表《光论》,发扬了这一理论。

视频链接《开讲啦》潘建伟:探索的动机 

他们的反对者,是牛顿。他提出了光微粒说,认为光是极小的微粒,遵循运动定律。

过了几年之后,我在海德堡大学做了切除息肉的手术。做完手术,我醒过来之后非常痛苦,正好护士站在我的床前。她说:潘教授,你是不是就是研究跟时空穿越类似的东西啊?我说是啊。她说你能不能给我讲讲。但因为我当时鼻子里面插着两个管子,非常痛苦。我说现在我讲不了,我将来送给你点资料吧。

两派观点争执不下,但都有瑕疵。

我想讲什么呢?我就觉得一个护士对科学感兴趣,一个乡村里面老太太也感兴趣。刚才我在外面的时候听主持人问有多少人在学物理,好像听说只有一个人举手,对吧?那我觉得如果大家对科学没有这种原始的冲动,没有兴趣的话,我们就不可能变成一个真正的创新的国家。

按照牛顿的观点,光是微小的颗粒。他合理解释了光的直线传播和反射性质。对于光的折射和衍射,牛顿的解释并不令人满意。

图片 9

惠更斯等人认为,光是波。那就需要有传播的媒介,像声波通过空气、水波通过水来传播。但是真空中没有物质,光是如何进行传播的呢?

那么下面我想跟大家聊一聊探索的动机。就是作为科学家,特别关心的是两个事情。

他们说,在所有空间中都存在一种看不见的物质,叫做“以太”,光就是通过“以太”进行传播的。可是,如果“以太”真的存在,那么地球以每秒30公里的速度公转,我们应该可以感受到迎面吹来的“以太风”。大量的实验证明,并没有“以太风”吹来。

第一,宇宙的规律是怎么样的。通过规律研究,希望能够知道我们是从哪里来?会到哪里去?也就是说我们非常关心人类的生成和宇宙的命运。好多年之前,我曾经读过房龙的一本书,叫做《圣经的故事》。我得声明一下,我不是教徒。大家都在想这个宇宙肯定要有一个起源,上帝当时说要有光,然后要有云,要有天,要有地,这个过程就是想来告诉我们创世纪的过程。所以人类追求的过程当中,一直希望能够理解我们是怎么来的?我们的未来是怎么样的?来寻找一种安全感。但是在过去,因为没有科学,只有靠我们种种的想象。经过几千年的知识积累之后,到了1687年其实有非常大的改变。

由于牛顿无与伦比的学术地位,他的粒子理论占据了主导。在此后100多年中无人敢于挑战,而惠更斯的理论则渐渐为人淡忘。

在1687年之前,有一个偶然的机遇使得伽利略把玻璃片做成望远镜去看太空,他看到了土星环等等。也就是我们开始能够探索整个宇宙是怎么样了,不仅是这个地球怎么样。

1801年,托马斯·杨进行了一项著名的实验——“双缝实验”。

到1687年,牛顿在很多前人知识的基础之上,发表了一部专著叫作《自然哲学的数学原理》,改变了整个人类的进程。这部书告诉我们,我们的进化是完全可以通过微积分计算的。这是什么意思呢?我们本来觉得上天是非常神圣的。牛顿就表示苹果掉地上,星星在天上转,都可以算出来。这个时候你会感觉原来我可以计算神圣的上天、星星运行的轨道,这在科学上的自豪感是无比巨大的,我们还可以来计算未来。

实验很简单。

但如果你进一步想的话,你就马上会感到非常地失望,完了,我的命运是不是也是在宇宙诞生的时候就已经决定了呢?比如说潘建伟成为物理学家,撒贝宁成为主持人,其实根本不是我们自己努力的结果。就像是我们今天在这地方开讲,也是在宇宙刚刚诞生的时候,一切事情都已经注定了。为什么呢?牛顿力学告诉我们,(这些都是)可以计算的。所以有物理学家,有些大科学(家)搞清楚问题之后,说我们这个世界是宿命的,奋斗是毫无意义的,于是他们就自杀了。真的有这样的事情发生。

把一束光投射到一块背景板上,前边放置另外一块开有两个相邻缝隙的板子。

当然科学还是要进一步发展的。一直到上世纪初,又一个新的革命诞生了,就是量子力学。量子力学它非常有意思。它跟原来的牛顿力学和我们的经典力学完全不一样。牛顿力学告诉我们,比如像我今天在北京这个地方做讲演的话,我就不可能在上海。但在量子力学有个概念——作为一个微观客体,当你没在看,他在上海和北京的时候,他可以同时在两个地方,处于一种叠加的状态。我们就把这样一种状态叫作量子叠加态。

如果光是粒子,那么,实验的结果应该是背景板上投射出两条大约相同的狭窄光束。可实验结果大大出乎人们意料。

(小片)量子,是物理学的概念,作为不再可分割的基本个体,量子用来形容微观世界的一种倾向,物质或粒子的能量都倾向于不连续的变化,即事物不是明确的非此即彼,而是此与彼的某种尚未确定的叠加态。举个例子,潘教授要从德国柏林飞到中国北京,飞机有两种飞行路线,一条是柏林-中转莫斯科-到北京,另一条是柏林-中转新加坡-到北京,如果潘教授在飞机上睡着了,那么他不知道飞机到底是从莫斯科中转还是在新加坡中转,这时,用量子力学看世界的潘教授会说“我现在同时在莫斯科和新加坡”,也就是量子的叠加态;而当潘教授睁开眼睛看的时候,他才知道到底是从莫斯科中转还是从新加坡中转,这也正是量子力学的积极哲学,“看到即改变”,当你把视线关注到量子的运动轨迹,其状态就会随之发生。

背景板上的投影却是很多条。这对于光粒子说就是灾难。

这就告诉我们,你睁开眼睛去看一下,你对整个世界的演化,是会有影响的。这也是说量子力学,从哲学上讲它是一种非常积极的概念。它说我们个人的奋斗,对这个世界是有影响的。量子力学不仅可以来了解宇宙的历史,也可以推动一个新的学科的发展。那目前我们在从事的一个比较具体的研究就叫作量子信息科学。利用所谓的量子叠加原理可以来做量子通讯。那么量子通讯又可以解决信息安全的问题。

因为这样的现象,是波的表现。

其实量子力学还有一种所谓量子纠缠的概念。因为我刚才讲了一个粒子可以处于零加一,就是两个状态的叠加。两个粒子也可以处于一种非常奇怪的状态的叠加。比如我今天来,假定我给撒贝宁一个纠缠粒子在他手里,然后我回到合肥去了,然后我让撒贝宁把他手中的粒子一扔。它会随机得到零或一。但是我在合肥看一看我手中粒子的状态,我就可以把他手中的结果猜出来。我们把这样一种现象叫作量子纠缠。或者从不太严格的意义上讲,甚至可以把它叫作“遥远地点之间的心电感应”。利用这个,我们就可以来构造一种非常强大的量子计算机,可以让我们通过量子计算,在大数据爆炸时代,把有效的知识给提取出来。所以从这个角度上讲,我觉得科学不仅能给你带来心灵的自由和安宁,而且科学是非常有用的。随着电动力学和量子力学的发展,我们整个世界就已经变成一个地球村了。所以说人类的进化是跟我们的信息共享和互动紧密地联系在一起的。

当我们观察水波时会发现,两个水波重叠的地方,波峰遇到波峰时水波会更高,波峰遇到波谷时候,会相互抵消消失。这种常见现象叫做干涉。

同时,还有一个非常重要的东西是需要我们进一步去珍视和加以保护的,就是每个人都需要有心灵的自由,和独立的思想。正因为我们从古到今,保证了思想的独立性,我们才能够保证想法的千变万化。

只有波才会有干涉。

我为什么把今天的题目叫作探索的动机。其实是我照搬了爱因斯坦的题目,它也叫作探索的动机。

实验所使用的背景板上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象,从而证明了光是一种波。双缝实验彻底动摇了光粒子说的统治。

他说今天有三类人是在科学的殿堂里面。第一类人他只要有机会,也许会成为企业家,也许会成为政治家,也许会成为诗人。他只要是干哪一个能够让自己得到荣耀,得到名利。他干什么都可以,很有才华。

此后的50年间,光的波动说进一步发展。到十九世纪中期,开始主导科学思潮。人们认可了光是一种波,不是粒子。

还有一类人完全是一种兴趣驱动的。他只是觉得好玩,他才不管对大家有没有好处,有没有什么坏处。


第三类人是什么呢?他确实希望能够对这个宇宙进行探索,进行凝视,进行思索,能够找到这样一些先天和谐的规律。只有这一类人才能够很静心地,去从事长久的科学的研究。

2、

那么爱因斯坦说当然我们不能把前两类人给驱逐出去,因为这些人可能对科学是做过很多,也许是主要的贡献。把他们给驱逐出去的话,我们这个殿堂就倒塌了。但是也可以肯定的是,如果没有第三种人的话,这个殿堂就不会成为殿堂,只能是一些蔓草,就不会成为森林。所以说到科学家的探索的动机,作为一个真正的科学家,他(应该)是很有责任心的,他会用无穷的耐心,去理解这个宇宙是怎么样的?但现在我们不能解释为什么我们会有爱?为什么我们会有爱情?但我想随着将来科学的发展,也许到某一天我们能从方程里面给我们非常好的解释。这就是探索的动机。谢谢大家。

19世纪物理学大发展,科学家们认为人类对于物理学的掌握已经趋于完美,再进行研究,不过是在已知结果的小数点后加上几位而已。

原载《CCTV1开讲啦》,《知识分子》获授权刊载。

德国人普朗克的老师也这样劝导他,奉劝他不要去学纯理论物理,他没有被两位导师的建议说服。

●●●

19世纪的最后一天,1899年12月31日,物理学家凯尔文发表迎接新世纪的演讲:“19世纪已将物理学大厦全部建成,今后物理学家的任务就是修饰、完善这座大厦了。”

“科学+X”观众继续招募中……

普朗克无心为此高兴,他正在为一个6年还没有解决的计算问题头疼不已。

首期主题为:“科学+艺术”之音乐与大脑

当时的物理学家总结出的两个公式,都不能准确的计算物体发出的辐射。一个可以在辐射的长波部分计算出结果,另外一个公式可以在辐射的短波部分算对,可是一旦到相反的波段,答案就谬之千里了。

扫描下方二维码或点击文末“阅读原文”可报名

普朗克不能理解其中奥义,他的研究陷入了长期的困局。

(请勿重复报名)

“走投无路”的普朗克想,不然先强行的把两个公式凑成一个满足所有波段的公式吧,然后倒着推理,看看是什么结果。

图片 10

相关文章

网站地图xml地图