【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(shuō)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(shí)沒法回答“為什么”。這困擾你嗎？

袁嵐峰：其實(shí)你如果問物理專業(yè)，他會(huì)說(shuō)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(gè)物理學(xué)當(dāng)中最本質(zhì)的兩個(gè)基礎(chǔ)理論之一，還有一個(gè)跟它同等基礎(chǔ)的理論叫做相對(duì)論。基礎(chǔ)理論怎么會(huì)有兩個(gè)？如果你有兩個(gè)基礎(chǔ)理論，說(shuō)明它們都還不夠基礎(chǔ)；基礎(chǔ)理論應(yīng)該只有一個(gè)，它在最下面，然后其他的理論都是在它上面推導(dǎo)出來(lái)的。有很多人在做努力想讓兩個(gè)基礎(chǔ)理論統(tǒng)一起來(lái)。

我寫的《量子信息簡(jiǎn)話》里面最后也舉了一個(gè)例子，說(shuō)有些澳大利亞科學(xué)家提出一個(gè)叫做事件形式的理論，想把量子學(xué)跟廣義相對(duì)論融合起來(lái)。潘建偉和彭承志他們用這個(gè)墨子號(hào)量子衛(wèi)星做了個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是沒有觀測(cè)到這個(gè)現(xiàn)象。所以他們這個(gè)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(huì)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(gè)實(shí)驗(yàn)條件看不到，再換一個(gè)什么樣的條件有可能看到。將來(lái)我們國(guó)家會(huì)發(fā)射更高軌道的量子衛(wèi)星，然后可以在一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)條件下再去重新探測(cè)改進(jìn)后的理論，然后這樣就可以一輪輪迭代下去，這個(gè)是真正推進(jìn)科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)。

但是對(duì)你最基本的問題，有些理論可以用其他理論來(lái)解釋，有些理論不行。關(guān)于這一點(diǎn)，我的書里面其實(shí)講了，就是在關(guān)于量子糾纏那部分，說(shuō)量子糾纏的原理就是量子力學(xué)的疊加原理和測(cè)量原理。這兩個(gè)原理背后的原理又是什么？我說(shuō)目前我們不知道，我們只能說(shuō)，我們認(rèn)為這兩者是正確的，因?yàn)樗鼈兘o出的所有預(yù)言都跟實(shí)驗(yàn)符合，所以我們對(duì)其有很強(qiáng)的信心。歸根結(jié)底，任何的科學(xué)理論我們有信心都是因?yàn)樗龅念A(yù)測(cè)跟實(shí)驗(yàn)符合。其實(shí)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(lái)越少，能解釋的現(xiàn)象越來(lái)越多。但是在任何一個(gè)時(shí)刻，它下面總是存在一個(gè)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(shí)實(shí)回答不知道，這才是一個(gè)真正老實(shí)的態(tài)度。這個(gè)是科學(xué)的態(tài)度。

科學(xué)具體做什么，有一個(gè)非常有意思的比喻，來(lái)自理查德·費(fèi)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(gè)非常有趣的比喻。他說(shuō)科學(xué)就好比看人下棋，就好比這個(gè)世界有很多個(gè)神沒事干就在下棋玩，然后你在這觀棋不語(yǔ)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(gè)棋盤，你看他們到底是怎么走子，然后你來(lái)推測(cè)這個(gè)棋是什么規(guī)則。比如說(shuō)，你看的是國(guó)際象棋。觀察一段時(shí)間之后，你明白了一件事情，就是象有時(shí)是黑格的有時(shí)是白格的，但是那個(gè)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(shí)間之后，你找到這個(gè)規(guī)律，象的黑白性質(zhì)是永遠(yuǎn)不會(huì)變的，你認(rèn)為這是一條自然規(guī)律。

理查德·費(fèi)曼用國(guó)際象棋比喻科學(xué)

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

這是因?yàn)橛袀€(gè)卒沖到底線，升變成了一個(gè)象。所以那種原先的規(guī)則被打破了，出現(xiàn)了一些原來(lái)無(wú)法理解的現(xiàn)象的時(shí)候，對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)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(shí)候，意味著你要發(fā)現(xiàn)一條新的規(guī)律了。費(fèi)曼還舉了一些例子，比如說(shuō)本來(lái)你有一條規(guī)則說(shuō)，王一次只能走一格，可是有一次你突然發(fā)現(xiàn)一個(gè)王跳到了一個(gè)離它很遠(yuǎn)的地方，這又是為什么？回答是王車易位。

這個(gè)例子說(shuō)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(yùn)行的，然后總結(jié)運(yùn)行中的這些規(guī)律，這些規(guī)律還時(shí)不時(shí)的被打破，當(dāng)然這個(gè)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(shí)就加深了。這個(gè)游戲到底能夠進(jìn)行多久？這背后有沒有一個(gè)最深層的規(guī)則？其實(shí)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(jì)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(diǎn)。然而，在量子力學(xué)中人們沒法“get”到其中的點(diǎn)，在想這些問題的時(shí)候，人們只能說(shuō)，這是科學(xué)和證據(jù)告訴我的。您是如何理解這個(gè)差別的？

袁嵐峰：量子力學(xué)確實(shí)是一個(gè)非常反直覺的科學(xué)。它里面講了很多效應(yīng)，比方說(shuō)隧穿效應(yīng)，它說(shuō)一個(gè)粒子可以隧穿過一個(gè)能量比他高的一個(gè)勢(shì)壘，就好比說(shuō)一個(gè)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(huì)，雖然幾率很小。這是非常有趣的一個(gè)效應(yīng)，而且這個(gè)效應(yīng)也已經(jīng)被證實(shí)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(gè)特征，就是它非常不直觀。但是另一方面，從教育學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，什么叫做直觀？實(shí)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(gè)現(xiàn)象，就是一開始我曾經(jīng)非常努力的去解釋狹義相對(duì)論，狹義相對(duì)論最基礎(chǔ)的是叫做洛倫茲變換，就是說(shuō)兩個(gè)速度的疊加，不是它們倆直接相加，而是一個(gè)比較復(fù)雜的公式：比方說(shuō)你有一個(gè)參照系，它相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的速度是u，一個(gè)物體相對(duì)這個(gè)參照系運(yùn)動(dòng)的速度是v，那么這個(gè)物體相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)速度多少呢？不是u加v，而是u加v除以下面一個(gè)分母，這個(gè)分母是1加上u乘以v然后除以c的平方， c是光速，這個(gè)叫做洛倫茲變換。這個(gè)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(cuò)誤的。伽利略變換就是我們?nèi)粘ＵJ(rèn)為的就是 u加v，最簡(jiǎn)單的速度疊加，那個(gè)其實(shí)是錯(cuò)誤的，其實(shí)只是個(gè)近似。當(dāng)你的u和v都很小的時(shí)候，洛倫茲變換就跟伽利略變換差不多了，就測(cè)量不出差別來(lái)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(gè)的時(shí)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(shuō)，你說(shuō)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(wú)法理解。這就是因?yàn)樗麄兪艿慕逃盍?，他們可能根本就沒有學(xué)過。