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      文章来源:广西大学图书馆    发布时间:2020-02-16 14:30:59  【字号:      】

        对于“很难记清楚家里那条路叫什么名字”的潘建伟来说,学物理只是因为“简单”:“因为不用什么记忆,就用一个公式,什么东西可以推出来,上大学的时候学了(物理)这么一个简单的东西”。幸运飞艇双面

        网络提问:尊敬的潘老师您好,我是一名小学生,从小对科学知识很感兴趣,长大我想当一个科学家。我要向你学习,做一个名副其实的科学工作者,你现在的工作是什么样的?你现在开心吗?

        理论上可行的,早晚都是能做成的

        我现在有点忙,但是总体上来讲,我还是很开心的。我今天上午在中国科协开了一个会,怎么宣扬科学家的形象,是不是科学家形象整天非常苦恼、蓬头垢面,好像给人感觉特别苦、特别累、特别辛苦,我觉得这样可能就没有人愿意来干物理了。

        10月28日,在未来论坛年会上,潘建伟和来自北京、天津的中小学生对话,解答了他们关于量子物理的疑问,并分享了个人在物理研究上的经历。

        北京中学高一学生赵天琪:我想问的问题是关于量子感应,这个神奇的现象,它在未来还能投入在哪些方面的应用?因为您是研究量子卫星的,这个特点用在量子的空间信息交流,除此之外还可以应用在什么方面?

        除此之外我们还想检验一下量子力学的非定域性,就是做遥远地点之间的诡异的互动,需要做这样的事情,未来可能能够探索一下所谓的时空结构。因为我们平时的理论都认为,我们的时间和空间是光滑、连续的,但是到了有一些新的理论里面,他们觉得假定,我们的时空本身是弯曲的,这是广义相对论告诉我们的,甚至时空可能像小颗粒一样是离散的,空间不是连续的,也是一格一格跳过去的,时间也是嗒嗒嗒嗒跳过去。为了检验这些效应也是需要发射量子科学实验卫星,不是量子光学卫星,它肩负两个使命,一个量子通信走向实用化,将来很方便地把密钥扔到每个船上、每个使馆、每个移动目标上,同时检验时间和空间到底是不是有普朗克时间。

        当然有人骂我,我为了通俗一点,我说我们的量子隐形传态,就像星际迷航一样,可以忽然在某个地方消失,在很远的地方又出现。我做了这个比喻,说量子隐形传态和这个差不多,别人说这是伪科学。我尽管不能证明人可以传,现在做不了,但是可以证明送几个粒子、几个原子的状态,甚至几百几十万个原子组成的状态,我现在已经可以传了,所以我不反对说,将来某一天可以用这种方式旅行,没有人能够证明这个不可能。科学告诉我们,只要原理上不是否定它不可能,最后早晚都是能做成的,就像西游记里讲的千里眼、顺风耳,现在我们的手机就是了。相对论,天上一日,地上一年,这也是可以实现的。量子隐形传态可能成为我们的旅行方式,将来也许会发现新的规律,大概这么几个用途。

        真正的信息安全可以追溯到将近2700年前,当时的古希腊人就有加密术,后来古罗马的凯撒大帝也有加密术。不过计算能力够的话,就可以进行破解。二战的时候有个非常有名的案例,德军专门搞了一个加密手段:英纳格玛(ENGMA)。一开始非常好,盟军不能破解,后来图灵设计了一个机器,密码全破了,破了之后没有告诉德军。德军的潜艇要去攻击英国的某个舰队,到底要不要通知舰队避开航线呢?但没有办法,因为盟军马上要在诺曼底登陆了,为了大家的需要,可能有些人撤走了,但船该炸就炸掉。炸掉了船,德军很高兴,还是用这个密码进行通讯。结果诺曼底登陆的时候,兵力部署全部被盟军知道了。这种方法拯救了几十万战士的生命。所以人类的密码史就是一部发明密码与破解密码的历史。最后大家就开始怀疑,到底人是不是足够聪明,能设计出一组密码来让人破不掉。上世纪80年代,科学家开始说用量子奇怪的现象,来设计一组密码,就是量子密钥分发和量子通信,让大家破不掉。将来互联网也好,银行转款也好,想把各种信息保护好,量子信息非常重要。在人类历史上,我们首次发现有一种加密手段别人破不了,从这种角度上讲,量子通信非常有用。不然你忽然接到一个电话,别人用巧妙的办法冒充你妈妈的声音,你妈妈说让你什么时候把钱打到哪,你接了电话就相信了,但有了这种加密手段之后,前面会有一个口令,先输一个码过来,跟声音无关,一收到这个码就知道是真的。现在是在说和你妈妈的通信,将来人类还会有和机器人的通信,随着人类社会的进步,量子保密通信会越来越重要。

        我这里就举一个例子,如果你能操纵一百个原子的话,在算某些特定问题时,计算能力比全世界计算能力总和加起来快一百万倍。不仅能用于通讯,而且能用于计算等等,从这种角度上来讲,量子技术预示着一种新的信息技术手段,比较有用。

        至少量子力学之前,我们没有办法来回答,为什么是有我们的存在的。非常有意思的是,光靠牛顿力学,我们知道时间是均匀的流逝,空间也是均匀的,所以我们永远存在下去,一代一代的。为什么?我们怎么来的?搞不清。只有圣经里回答过,中国盘古开天辟地回答过。但后来有了量子力学之后,宇宙大爆炸理论告诉我们,有一个奇点爆炸了,先有第一代恒星,第一代恒星燃烧完了变成中子星,中子星碰撞产生重金属,才有可能进化出第二代恒星,产生我们现在的太阳,才能有生命。没有重金属的话,目前的生命很难存在的。从高温世界进化,把我们进化出来了,到某一天忽然说我们回过来看看宇宙是什么样的,这本身是要经过很辛苦的过程。我们这么多粒子碰撞,组织成一个潘建伟,组织成一个苏子悦,我们还能坐在这个地方说话,概率很小很小的。概率这么小,我们能坐在这里聊天,这是很大的缘分,是不是得珍惜一下。

        潘建伟:你说的是量子卫星,不是量子唯心吧?唯心就很可怕了。因为物理学家都相信客观世界,是唯物的情况,你讲的这个量子感应,是不是量子纠缠。我当时被两个东西搞糊涂了。第一叫量子叠加,我们每天的生活当中,这瓶水要么放在桌子上,要么放在地板上,它不会同时在两个地方。但氢原子就不一样了,就是一个原子核,外面有个电子在跑,电子在跑的时候,不仅可以处于基态,还有激发态,能量高一点就往外面跑,跑的过程中科学家发现,某些时候粒子不仅可以在地板上能量低一点,可以在桌子上能量高一点,两种状态同时都存在,这是量子力学里面的基本现象。什么时候会有这种现象的存在呢?前提就是你不要去测量它处于什么状态,这样讲起来比较抽象。

        一部发明密码与破解密码的历史,直到量子保密通信的出现

        北京四中国际校区高一学生高宇轩:您认为新型通讯加密技术在未来的通讯发展之中起到什么样的角色?是否会在其他领域当中得到更加广泛的应用?

        在指导小朋友如何成为一名物理学家时,潘建伟十分强调兴趣和心态的重要性。他坦言,在工作之余,他更追求悠闲的生活,甚至曾为了采完多瑙河边的荠菜,在维也纳拖延数月,耽误了一个实验。

        网络提问:量子光学卫星到底是什么东西?发射出去对于我们国家的光学试验到底有什么帮助?

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        我有时候十天做下来什么进展也没有,会拼命到实验室做,忽然今天把实验做完了,非常好,今天任务已经完成了,一看今天天气不错,我就赶紧把实验机器关了,跑到多瑙河边散散步,躺下来,晒太阳,唱歌,很开心。这样回来之后做工作可能更加有效。所以我就说,不能把自己搞得太疲劳了。

        潘建伟:我是比较乐观的,现在一种比较可怕的说法,忽然每个国家的元首都是由希特勒掌握的话,大家开始原子弹乱扔了,地球就毁灭了。这是一种可能。所以大家经常非常担心,为什么有些人害怕,崇尚自然回到野外生活,这也是害怕在里面,害怕科学把生活都毁了。但至少目前为止科学还是带来的是好处,至少我的观点是大于坏处,先不讲心灵的问题,心灵问题目前还解决不了。另外,我们大的方向,如果说我们核聚变的问题很好解决,能源问题就解决了,人工智能如果真的很好解决的话,我们又有足够的能源的话,可以造出很多机器人来替我们干活。再如果生命科学有很大的进展,我们又活得比较健康,那我们就很舒服了,我们每天吃饭、聊天,讨论一点科学前沿问题、哲学问题,不用忙着做自己不喜欢的事情,这个是比较好的。这里面所谓的基础和前提都是物质科学。所以我特别希望将来在座的好多人,有些去搞生命科学,有些搞能源科学,我觉能源可能是最重要的,最后归结成能源,清洁能源之后,雾霾问题自然解决了,说一千道一万都是能源不够清洁,能源问题一定要解决,让大家过得比较好,做更多的事情,人工智能和信息化肯定要做到,另外就是生命科学,让大家活得开心、健康一点。不都是物理范畴,但是基础都是一样的。我们还有时间、还有希望,肯定能解决。

        我看过爱因斯坦文集,很多人说他最后信神了,我觉得爱因斯坦不是,他讲的很清楚,他小时候是信宗教的,因为人总是害怕,生出来之后,将来怎么样,会很怕死,小时候我母亲抱着我,看完电影回家,路上很黑,我说有鬼来怎么办?我母亲说,不要怕啊,哪怕死了,可以重新投胎,我觉得这很好,很安定了,可以转世,是永恒的,然后就不怕了。人活着走向宗教,是为了让心灵上得到一种安全感,或者一种安宁,或者一种解放。爱因斯坦也是本来特别希望能够找到这种感觉,所以他小时候十岁之前非常信教的,但是他到十来岁,学了欧几里得的几何原本,学了现代科学技术之后,说宗教天堂都是骗人的,用很好的语言伪装起来的,别人问到底信不信上帝,他说不信人格化的上帝,但是我觉得有造物主的存在。有些人把它曲解了。牛心目当中的上帝可能跟牛长得差不多,教堂里面的上帝跟我们人长得差不多。我看过一个片子,说神都是人造出来,不信宗教不就可以无法无天了吗?不是的,我们的造物主是多么好啊,饿了可以吃,冷了有棉花,可以穿上衣服,吃饱了发现有音乐可以欣赏,这些东西背后没有规律是不可能的,如果把这种东西当作是一个上帝的话,我觉得也没有什么关系,自然界是有规律的。所以从这种角度上来讲,我是信仰,因为现在我证明不了,像爱是一种自然现象,我也认可这种句话。不能简单地把这些东西联系在一起。




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