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主講人簡介 安東·澤林格，維也納大學實驗物理學教授，牛津大學客座研究員，法蘭西大學客座教授，奧地利科學院終身院士，奧地利物理學會主席，美國物理學會會員。 內容簡介 量子物理學是德國物理學家麥克斯·普朗克于1900 年在柏林提出的。他為了解釋某些光學現象，不得不設想光是由量子所組成的，也就是單個的粒子，而且量子是不可分的。量子力學現在已經成為許多現代高科技的基礎。美國的諾貝爾獎獲得者杰克·斯坦博格曾經估計，可能在當代的經濟中，三分之一的國民產值都以某種方式來自于一量子力學為基礎的高科技。那么問題在哪里呢？理查德·費曼很好地表述了這個問題：我認為我可以肯定地說，現在沒有人理解量子力學。理查德·費曼是有資格這么說的，因為他曾因發明了一個量子物理學的公式而獲得諾貝爾獎，所以他知道自己在說什么。 量子理論不僅僅是學術研究，它不僅僅是我們理解世界的一種有趣方式，它也對信息處理提供了許多有趣的新概念。一個就是量子計算機，世界各地都有許多研制量子計算機計劃，我知道中國也有。我不想詳細地談有關的具體的硬件，也就是說，它到底是什么樣的，因為今天還沒有人知道，完全處于想象階段。人們在嘗試各種不同的途徑，基本的概念是必需要有一個中央處理器，我借用一個著名的電腦芯片公司的名字，稱之為“昆騰”，基本的概念是，我們可以用量子疊加的方式來處理信息。例如，如果要計算開平方，我們可以把數字4和9以量子疊加態的方式同時輸入“昆騰”，那么量子計算機，或用物理術語來說，一種大量的糾纏狀態，量子計算機就會計算出結果，不是一個一個地計算，而是以疊加態來計算，就如這個最簡單的例子，我們就可以得到以量子疊加態的形式輸出的結果，2和3。大家知道計算機方面有一種趨勢，就是計算機變得越來越小，其元件如晶體管等等處理信息所用的電子越來越少，如果照目前的情況發展下去，就會達到量子水平。另一方面，量子力學可以從下向上發展，制造出量子計算機。 量子通訊是最早在實驗上有所進展的。量子通訊有許多用途，最早得到發展的是量子密碼，量子密碼是一種對信息進行編碼方法，其安全性是由自然規律來保證的，不依賴于實驗者的技巧。量子密碼最基本的思想是，人們無法在不破壞或改變量子的狀態的情況下測量量子。所以當一個無權知道某種信息的人想要竊取信時，就很容易被發現。 現在我再回到哲學問題上，玻爾有一段我非常喜歡的話：并沒有什么量子世界，只有一個抽象的量子物理學的描述。認為物理學的任務是去發現自然究竟是怎么樣的想法是錯誤的。物理學只有關于我們對自然能做何描述。就是說人們根本不可能判斷自然到底是什么，我們只能討論如何來描述自然。 全文 我今天演講的題目很大，叫做《量子物理的實驗和哲學基礎》。乍聽起來這兩者似乎沒有什么關系，不過我會向你們解釋我的意思的。在量子力學剛開始出現的時候，對這個理論的意義就有過相當激烈的哲學上的爭論。我想推薦大家去閱讀一個非常有趣的例子，因為它很激動人心，那就是波爾和愛因斯坦的對話。愛因斯坦試圖保持關于這個世界的經典的觀點，但波爾卻說這是絕對不可能的。在他們的爭論中，一個被稱為Gedanken實驗的問題占有顯著的地位。Gedanken的意思是思想，就是說只是在頭腦中進行的實驗。因為當時的技術還不夠發達，不可能在現實中進行這種實驗。在過去的三十年中，有一個有趣的進展，那就是這種實驗成為可能。在單個量子系統，對單個粒子進行的基礎實驗，證明了過去量子力學所做的那些奇怪的預言都是正確的。我只說兩點有趣的情況，等一會我還要談及它們。單粒子干涉，由單個粒子而不是多個粒子所形成的干涉。還有貝爾定理。貝爾定理是關于世界本質的定理，非常深奧。我說過這類實驗室是在三十年前開始的，其中許多實驗室靠激光技術的發展才有可能進行。進行這種實驗只是出于哲學上的考慮，是為了想看一看量子力學有多么奇怪。但僅僅十年的時間，由這個目的出發，結果卻使包括我在內的許多人大吃一驚，也就是說，我們自己也驚奇地發現，我們已經以這種方式為新技術的發展奠定了基礎。這些新技術以諸如量子計算、量子通訊等名稱而嶄露頭角，其基本的概念是以量子的方法來處理并傳輸信息。最初在三十年前，人們有了使這類實驗成為可能的條件，例如，實現了一個歷史上的Gedanken實驗，就是在波爾和愛因斯坦的爭論中出現的那個著名的Gedanken實驗，所謂的雙柵實驗。這里是一條縫，這里是第二條縫，后面是一個觀察屏。如果你從這里發射光線，它就會從兩條縫中通過，在后面就形成了明暗相間的條紋。如果你知道光是一種波，那么這種明暗條紋是很容易理解的。在暗的地方，通過兩條縫的光線相互抵消，在明的地方，光線相互增強。這種實驗是沒有任何問題的，但是當你用單個的粒子，也就是光的單個量子來進行這個實驗時，就會產生一些哲學上的問題。例如，粒子會通過這兩條縫的哪一條，或者當這個粒子通過某一條縫時，你怎么知道另一條縫時開著的還是關著的。如此等等。我等一會再來說這個問題。事情往往是這樣，通過這個實驗，又產生了一些過去的討論中所沒有想到的新實驗的可能性，并以此為基礎，產生了新信息技術的新觀念，我們現在所做的也是在探索量子力學的現實性范圍。正如你們中的一些人也許不懂得量子力學是怎么一會事，據我所知這是個普遍現象。 量子物理學是德國物理學家麥克斯·普朗克于1900 年在柏林提出的。他為了解釋某些光學現象，不得不設想光是由量子所組成的，也就是單個的粒子，而且量子是不可分的。我想提一下，量子力學現在已經成為許多現代高科技的基礎。例如激光，如果不靠量子物理學是無法理解激光的，這是激光系統，也不可能理解半導體，所以說計算機也來自于量子力學。如果沒有量子力學也不可能理解磁性，而且量子力學還可以解釋某些化學現象，所以這是一個普遍適用的非常精確的理論。美國的諾貝爾獎獲得者杰克·斯坦博格曾經估計，可能在當代的經濟中，三分之一的國民產值都以某種方式來自于一量子力學為基礎的高科技。那么問題在哪里呢？理查德·費曼很好地表述了這個問題：“我認為我可以肯定地說，現在沒有人理解量子力學”。理查德·費曼是有資格這么說的，因為他曾因發明了一個量子物理學的公式而獲得諾貝爾獎，所以他知道自己在說什么。同樣地，還有一個人說：“這個理論非常精確，難以置信地精確，并具有難以置信的數學之美，但是荒謬之極”。而說這話的人也是一位著名的物理學家，他就是羅杰·彭羅斯。你們也許讀過他的書，對他有所了解。所以只有那些搞實驗的人才對量子力學的意義感到滿意。 我想說一下，第一個批評量子力學新理論的人是阿爾伯特·愛因斯坦。在1909年他就開始批評量子力學了，這是很早了。因為在薛定鍔和海森堡提出新的量子理論之前，他就是少數幾個使用量子力學的人之一，他本身就置身于量子力學的研究之中。他在哥本哈根舉行的德國物理學大會上表示，他對量子力學所表現出的新的隨機性感覺很不舒服。我們所說的隨機性是指單個事件的隨機性，但是量子力學中的隨機性與經典物理學中或日常生活中的隨機性相比，具有新的性質。我們知道在量子力學中，隨即事件不但是沒有原因的，而且連隱藏在背后的原因也沒有，沒有那種雖然我們不知道，但大自然卻可能知道的原因。沒有！在量子力學中，偶然事件連哪怕是隱蔽的原因也沒有。這就是量子力學使愛因斯坦不舒服的原因之一。我想提一下，現在量子力學的情況時，對它有很多種解釋。應該說在談到量子力學時，有兩個不同層次的解釋。一個層次是形式上的解釋，即數學公式以及其如何與實驗結合，在這方面沒有什么問題。但是如果要尋求深層的解釋，如果要問量子力學對理解這個世界有何意義，它有什么意義嗎？這是人們可能要問的問題，那么在物理界就有很多分歧了。所謂的哥本哈根解釋，有時也被稱為正統的解釋，直接了當地說，對量子體系賦予性質時要特別小心，只有在極少數的情況下才可以這么做。多個世界的解釋在對量子力學進行衡量時要表現出多個假設的世界，即使沒有其他毛病，這至少也是一種不經濟的解釋。還有其他一些解釋，我就不詳加討論了。以我之見，我認為在深層次上至今還沒有什么理解。 讓我們再回到實驗上，我們再來討論一下雙柵干涉實驗。我在前面說過，如果我們從左面這里發射光線，通過這兩條縫，就形成了這種干涉條紋，由于波的干涉而形成明暗交替。問題是，我們通過普朗克知道了光是由粒子組成的，那么就似乎應該問這么一個問題，一個單個的粒子會穿過那條縫，然后會出現什么情況？因為最后的圖形畢竟是由許多單個的粒子組成的。愛因斯坦試圖證明，可以知道粒子是從那條縫中通過的，而且如果收集許多的粒子，就會形成這種圖形。但是波爾已經證明他錯了。這是給實驗者提出的問題，實驗者對這種實驗做何反應呢？我要說明一點，這種實驗目前已經用多種放射性物質做過了，許多種粒子，而不僅僅是光線。 我們三年前做了另一個實驗，直到，今天是星期幾？今天是星期三，直到五天前才完成，這是個世界紀錄。我們得到了一些更好的結果。這是用碳60和碳70分子做的，這是在1985年發現的著名的富勒烯。我們實驗的主要目的是顯示生物分子的量子干涉。我們要做的是顯示很大的分子在這種雙柵實驗中所形成的量子干涉，使分子盡可能地像生物分子那么大，為什么？理由很簡單。如果你與生物學家交談，就會知道目前生物學的觀念是量子物理只是在化學中起一點作用，我們或多或少地還是經典的機械。當我們解釋，比如大腦機能時，使用經典物理的方式。這雖然似乎是很合理的觀點，但是卻一點沒得到證實，而且我們身體的一些機能也說明這種觀點是錯誤的。為了證明這是錯誤的，就需要與生物學家合作，而且要學會使用同一種語言。因為語言差別很大，進行這種討論的方法之一，是證明量子現象在正常狀態下的生物分子中確實存在，而不是在人造的環境中。我們得到的第一個結果，是普啉產生的。它是一種相當復雜的分子，有四個耳狀結構的扁平的分子，其原子數是六百，所以很重。它是血紅蛋白的重要組成分子，是許多重要生物物質中的核心分子。我們用這種分子同樣能形成干涉圖形，與碳的性質一樣。我想說一下，這是在三百攝氏度的溫度下形成的，所以說溫度很高，不是太低。我們用的下一種物質是胰島素，大家知道它對調節人體內糖的轉運非常重要。另外，它的原子數是六千，比富勒烯大十倍。下一個是小的納米晶體，可以制成不同的大小，所以我們很容易控制它的質量。另一種很有意思的東西是這種被稱為GFP綠色熒光蛋白的蛋白質，原子數是兩萬七千，能發出很純凈漂亮的光，所以用起來很有意思。我們還想要用這種東西形成量子干涉，就是用活的細胞，它很大很重，目前對此還沒有什么辦法，但是我們還是想試一試。基于我們目前的實驗，我們有可能用至少有一千萬原子數的物質形成量子干涉，這相當于小的病毒的質量。最大的問題是實驗操作上的問題，如何使病毒或分子形成一條直線，并且一個一個地檢測它們等等諸如此類的問題。有很多問題以前從沒有人涉及，所以我們必須要自己想辦法，但我們對此很樂觀。我們從中所了解到的是，量子現象的有效性并不是嚴格地局限于微觀世界，不是局限于很小的東西。大于小的區別并不是量子與經典的區別，這完全是兩碼事。紐約著名漫畫加查爾斯·亞當斯曾畫了一張關于雙柵實驗的漫畫，我們知道關鍵問題在這里，他從樹的兩邊過去了，可就是不知道是怎么過去的。他到底是怎么過去的？他玩了些什么花招？這張畫是大約五十年前在紐約發表的。 現在的觀點是，信息對于解釋量子物理學起著至關重要的作用。如果對于粒子的路徑選擇有任何信息，那么就不會有干涉。人們能否知道這個信息并不重要，關鍵是到底有沒有這種信息的存在？另一方面，如果沒有任何信息，無論你花多少錢也得不到這種信息，那么就會看到干涉。這個理論很有意思，因為干涉圖形，那些條紋就包含著信息。所以你可以選擇；或者知道粒子選擇哪條途徑；或者在干涉圖形中獲得信息。這說明信息在其中起著非常重要的作用。我在演講的最后還要再談這個問題。 在我們的討論中，另一個很重要的概念是糾纏態。對于不是學物理的人來說，有關這個物理學公式就不多作解釋了。這個問題是1935年由愛因斯坦、卜朵爾斯基和羅森提出的。它與至少兩個以上的，以一種非常有趣、非常密切的方式聯系在一起的粒子有關。 現代量子力學的創始人之一薛定鍔，發展了一種量子力學理論。薛定鍔在1935年稱量子糾纏態為量子力學的本質，量子力學最主要的特征。他的意思是說，如果有兩個系統，簡單起見，這里用兩個骰子表示兩個系統。當你去測量時，每一個骰子都會給出一個完全隨機的結果。然而，一旦你去測量一個骰子，對另一個的測量結果就被確定了。更嚴格地說，一旦你去測量一個粒子，另一個粒子的量子態立即就被確定了。但是在測量之前卻是完全不確定的。對于像光子之類的粒子來說，我等一會還要談這個問題，這與光的粒子，光子有關，這意味這極性是完全相關的，無論是水平的還是垂直的。愛因斯坦稱糾纏態為幽靈式的超距作用。兩個系統，對一個系統的測量，就能確定另一個的狀態，無論它們相距多遠。 愛爾蘭物理學家約翰·貝爾在二十世紀六十年代，對這種情況進行了研究。他試圖通過一個簡單明了的假設來分析這個問題。如果兩個系統之間有這種完全相關，那么自然地這也是愛因斯坦提出的觀點，那么自然地就可以推斷，這個粒子帶有一種性質，這種性質可以確定測量的結果。這種隱藏的變量性質超出了量子力學的范圍。就如在色子的例子中，骰子以某種方式可以知道它要給出的點數，而我們也就可以做出自然的解釋。貝爾定理說明，這種解釋是不可能的，所以粒子之間的完成相關就不可能有解釋。這種完全相關是基于粒子本身所具有的性質的。所以現在對于粒子的非定域性又一種說法，量子非定域性是用來描述這種情況的，也就是說一個粒子對于另一個粒子的依賴是非定域性的，這種相關是即時發生的，不是以光速發生，不是以任何速度發生，兩個系統之間相關性的產生不需要任何時間間隔。有的情況很有意思，當你考慮兩個以上的例子時，情況就特別有趣。例如三個粒子，被稱為三個量子位，可以形成一個糾纏態，就會產生這種情形。在這種情況下，就出現了一種被稱為局域現實的概念，就是說系統的性質是在局域確定的。 現在我來談談關于應用的問題，量子理論不僅僅是學術研究，它不僅僅是我們理解世界的一種有趣方式，它也對信息處理提供了許多有趣的新概念。一個就是量子計算機。世界各地都有許多研制量子計算機計劃，我知道中國也有。我不想詳細地談有關的具體的硬件，也就是說，它到底是什么樣的？因為今天還沒有人知道，完全處于想象階段。人們在嘗試各種不同的途徑，基本的概念是必需要有一個中央處理器，我借用一個著名的電腦芯片公司的名字，稱之為“昆騰”。基本的概念是我們可以用量子疊加的方式來處理信息。例如，如果要計算開平方，我們可以把數字4和9，以量子疊加態的方式同時輸入“昆騰”，那么量子計算機，或用物理術語來說，一種大量的糾纏狀態，量子計算機就會計算出結果。不是一個一個地計算，算完一個再算另一個，而是以疊加態來計算，就如這個最簡單的例子，我們就可以得到以量子疊加態的形式輸出的結果，2和3。現在人們對于量子計算有各種各樣的說法。我個人覺得，大家知道計算機方面有一種趨勢，就是計算機變得越來越小，其元件如晶體管等等處理信息所用的電子越來越少，如果照目前的情況發展下去，就會達到量子水平。無論在哪里，這也可能需要二十年的時間。所以說有趣的是，一方面可以從上面開始，越來越小，一步一步發展到子水平，另一方面，量子力學可以從下向上發展，制造出量子計算機。這種情況很不尋常，使我們對未來非常樂觀。但是還需要時間，我個人的估計是，至少需要二十年才有可能制造出量子計算機，不過在座的每個人都可能一舉成名。如果你有發明量子計算機的好的想法，而且如果你的想法行之有效，你會馬上世界聞名。好想法確實是非常幸運，非常重要的。 下面我要把我討論的重點放在量子通訊上，因為量子通訊是最早在實驗上有所進展的。量子通訊有許多用途，最早得到發展的是量子密碼，在此我不想提量子密度編碼，這樣就會扯得太遠。可能最令人激動的一種用途是量子遠距傳物。量子密碼是一種對信息進行編碼方法，其安全性是由自然規律來保證的，不依賴于實驗者的技巧。 我現在就來介紹量子密碼。量子密碼最基本的思想是，人們無法在不破壞或改變量子的狀態的情況下測量量子。所以當一個無權知道某種信息的人想要竊取信時，就很容易被發現，這是經常被用于實驗的一些原則。我想提一下，在量子密碼中有兩種基本的觀點：一種是使用口令，另一種是使用糾纏態。我的觀點是，使用糾纏態的方法是未來發展的方向，但其要想有充分的發展卻需要更長的時間，我等一會再說它。這是我們在2000年所做的實驗，基本的思路是什么呢？基本的思路是有一個處于糾纏態的量子源，我們用的是糾纏態的光子對兩個光子進行測量。在我們的實驗中，它們的極性是糾纏態的，就有這種情況。我們假設極性是以這種方式處于糾纏態的，即如果被測量的話，兩個極性是相等的。但是當實驗還沒有進行時，光子是沒有極性的。我們所做的是向這里發射一個光子，向這里也發射一個光子，這里是測量站。在兩邊我們測量光子的極性，這是極化器，這也是極化器產生兩個結果，一個正的，一個負的。每一邊的結果都是完全隨機的，這種情況沒有任何內在原因。對于發射的具體的每一時光子來說，可以得到一個正的，一個負的，但是如果測量極化器，在平行方向上兩邊的數量是一樣的。所以如果你重復地用許多對光子做實驗，就會得到兩個隨機的序列，兩組完全相符的隨機數字序列。這種隨機的序列可以用來作為密鑰，在以后為你想傳遞的信息進行編碼。同時，為了種種目的，還有傳統的通訊途徑。 我要說明，這個設計是由阿圖亞格在1990年提出的，經過了將近10年才得以實施。同時有一個傳統的通訊途徑，也就是說在兩邊各有一臺計算機，以交流一些信息。例如，在何時雙方都接收到了一個粒子，而且為了保證信息不被別人獲得，阿麗絲和鮑勃還采用了一些有趣的方法。就是說，他們不僅以一個方向來測量極性，如垂直方向，而且還會偏轉45度，他們進行隨機的變換，不受對方影響，在兩個方向上隨機變換。所以，很顯然只有在他們碰巧變換到同一方向上時，兩邊才能接收到同樣的粒子數。所以他們之間必須有交流，在何時他們采取的是哪個方向，而把他們不在同一方向時的結果忽略。進一步地，他們還通過選擇檢查其中的某些數字是否是相同的來避免泄密。一個小的數字集合，看看它們是否一樣？因為任何人要竊密都會破壞它們的完全相關。這是兩個密鑰，這是原來的信息，這是個非常著名的人像，大約這么高的人像，是在離維也納不遠的地方發現的，有兩萬五千年的歷史了，是最早的人像之一。我想告訴你們，我們為什么選擇這個人像？原因是我們想要一種表現和平的東西。我們不想用任何象征戰爭的東西或諸如此類的東西，任何能用于軍事上的東西。我順便還想說一下，顯然量子密碼的主要的潛在用途是在銀行和工業方面，而不是在軍事方面。我們所做的是生成這兩個密鑰。 這是一種隨機的圖案，可以看出是完全隨機的。這是用圖形所表現的大量的隨機序列，在我們實驗中大約是六萬比特。要知道這兩個密鑰是在兩邊同時產生的，這很重要。在常規的密碼中，你必需把密鑰由A處傳至B處，而在這里卻不需要傳遞，它們在兩個地方同時生成，所以就不存在安全傳遞方面的問題。可以看出兩個密鑰是一樣的，所以要做的就是以某種特定的數字方式把這兩個圖形結合，就會產生這種圖像。這個圖像也是完全隨機的，因為密鑰是隨機的，所以超級計算機也無法破譯這種信息。但只有在密鑰第一次使用時是這樣的，如果使用第二次，那就失效了。如果只用一次，那么別人就無法破譯這個信息。鮑勃有同樣的密鑰，所以就能很容易地破譯密碼。局限性之一在于，傳遞的距離只能是二十至三十公里，無論在空間中或在光纖中都是如此。所以在目前量子密碼只能在大城市中應用，例如在北京的各個銀行之間。但問題是如何做遠距離的聯系。現在來說一點關于未來的事，我們現在要做的另一個實驗是在多瑙河兩岸建立一個量子通道。大家知道維也納位于多瑙河畔，在多瑙河下面用開關管鋪設了用于量子遠距傳輸、量子密碼及其他量子態情況的長途通道。我們的遠期計劃是在太空中建造量子光學系統。我說過量子密碼的應用中存在的一個嚴重的問題是距離無法超過二十至三十公里，就是因為衰減和光子丟失，我們無法放大光子，這是個大問題。如果放大光子是可能的話，那就違背了量子力學的基本原理。如果要解決在地面上的兩地傳輸問題，就要在向太空發射衛星，并在地面上的某處和太空中的某處之間建立量子聯系。這是可行的。因為問題只是空氣，而空氣大約只有十公里的厚度，如果把大氣層壓縮到我們所處的這種密度的話，那它只有大約十公里的厚度，所以在這個地面站和這個衛星之間建立量子聯系就很容易。同樣在這個地面站和這里的衛星之間可以建立量子聯系。在這種情況下有很多方法，一個簡單的方法是發射一顆的衛星，這個衛星在這兩點之間產生一個密鑰。然后衛星在地球上空移到另一個地方，再在這兩點之間產生一個密鑰，那么很簡單就可以使兩個地面站之間產生想要的密鑰。這是很直接的辦法，而且切實可行。我們現在正在研究并準備很快付諸實施的另一個想法，是在這里建立第三個空間站，使與地面的兩點相聯系的兩個衛星可以通過它進行即時的聯系。這些想法所需要的是，要在衛星上配備處于糾纏態的光子源。所以我們必需要開發很小的，能放到衛星上的糾纏態光子源。這并不困難，如果一切進展順利的話，這也不過是只有幾克重的物質。所以我們期望在最近幾年內就能夠看到這種結果。 現在我再回到哲學問題上，我們從開始的哲學問題，然后到實驗，然后到技術應用，繞了一大圈，現在又回到了哲學問題上。首先量子力學是非常正確的，問題是這意味著什么。我在這里簡單地談一下我們對此的理解。實話說，我們的理解可能是錯誤的，我隨時愿意承認這點，其他人可能有不同的理解。最基本的思想是，信息是量子力學的中心概念。所以，量子力學并不是關于現實的，而且關于信息的，關于知識的。我引用一些話來說明這點，例如玻爾說，無論量子現象超出經典的物理學的解釋有多遠，但是對任何事情的描述，都必需用經典的術語來表達。經典的術語是指邏輯的陳述，即一個判斷是正確的，還是錯誤的。這是經典的信息。玻爾還有一段我非常喜歡的，但更加極端的話，并沒有什么量子世界，只有一個抽象的量子物理學的描述。認為物理學的任務是去發現自然究竟是怎么樣的想法是錯誤的。物理學只有關于我們對自然能做何描述。這也是哲學家們很久以前就告訴過我們的。就是說人們根本不可能判斷自然到底是什么？我們只能討論如何來描述自然。現在對一個很老的問題有一種簡單的回答，這個問題是由美國著名的物理學家和生物學家韋勒提出來的。即世界為什么表現出是量子化的，最簡單的理由是什么？暫且不管它，我說說這個理由。 以我們的觀點來看，如果假定信息是最基本的概念，這里有一個理由，我一會兒就說。既然信息是最基本的概念，那么當我們描述某種情況時，某個系統時，就必需做判斷，就必需使用邏輯的前提，你只能用一個前提，二個前提，三個前提等等。你不能用一點五個前提，所以在計算機化的情況下，你只能用一、二、三、四、五個比特等等。因此我們的建議是，這只是個建議，因為還有許多東西有待證明，世界表現為量子化的，是因為信息是量子化的。信息在做判斷時是量子化的，所以世界就表現為量子化的。例如你們許多人都知道的，著名的薛定鍔的貓謬題，如果以這種觀點來看，這個問題就馬上不存在了。薛定鍔的貓謬題是這樣的，把一只貓關在某個有致命裝置的機關里面，其中有毒藥，有錘子，錘子可以敲碎裝毒藥的瓶子。在這里面有放射性的原子，它可能發生衰變，也可能不發生衰變。如果發生了衰變，錘子就落下來，敲碎瓶子，釋放毒藥，貓就會死。如果不發生衰變，瓶子中的毒藥就不會泄露，貓就會幸福地活著。量子力學告訴我們，經過一段時間以后，這個原子就會處于一種衰變和不衰變的疊加狀態。因此，如果量子力學如人們所認為的那樣是普遍適用的，那么這個貓也就處于死與活的疊加狀態。這個問題經常被人們錯誤地表達為，量子力學預言，這只貓是處于一種既死又活的狀態。以我們的觀點來看，我們所能說的只不過是我們所具有的信息是這樣的。因為并沒有客觀的方式來說明貓是死是活，所以不能說。我們對現實無法下判斷，只能對我們的知識下判斷。我們的知識說，兩種結果都有同樣的可能性，我們對此無法區別。所以只能用疊加態來描述這種情況，我們無法獨立于實驗而對真實發生的情況下判斷。 我想總結一下。如果你們對某些基本的概念有更多的興趣，美國的著名的科學作家Hans Christian Von Baeyer在2001年2月17日出版的《新科學家》雜志上發表了一篇文章，對我們關于量子力學的觀點做了一些基本概念的解釋。我們總是在談論未來，未來的發展，但未來總是很難預測，基本上無法說未來將會怎么樣。一旦發現自己不對，我也很愿意把自己的觀點做為錯誤的來批評。我引用一段1949年發表于《大眾機械雜志》上的話來做為結束。盡管愛尼阿克，愛尼阿克是最早的計算機之一，盡管愛尼阿克的計算器裝有一萬八千個真空管，并且重達三十噸。但未來的電腦可能只有一千個真空管，而且只有一噸半重。這個對未來的偉大預言怎么樣？非常感謝大家。 |
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