演講稿：探索的動機
——中國科學院院士 物理學家 潘建偉
非常高興能來到這裡，給大家分享一些我的想法。其實來這裡之前，我是很猶豫的，然後剛才在外面站著的時候，正好我們那個撒導，他就講物理學是要被淘汰掉的一個項目了，對吧，已經就不行了。那我覺得我還真的就來對了。所以我今天就想給大家來分享一下我的一些想法。
我在歐洲留學的時候，就是有一次，我到阿爾卑斯山的一個就是山區的一個大峽谷。很少有外國人會到那個地方去就是遊歷嘛。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，她非常高興看到一個外國人。聊起來她就問我是幹什麼的，我説我是做量子物理的。然後她進一步問我，她説你做量子物理的哪一方面？我説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。她説我讀過你在《自然雜誌》發表的那篇文章。我當時我感到非常地感動，我覺得一個80歲的老太太，她還是對我們的科學保持著這樣一種原始興趣的初心。我覺得她也許是一個例外。那麼過了幾年之後，因為我這個鼻子裏面就是長了些東西。然後我在海德堡大學，我就是把這個息肉給割掉做了手術。做完手術，我醒過來之後非常痛苦，然後正好那個護士站在我的床前。她説潘教授，她説你是不是就是做那個，就是跟時空穿越那個類似的東西啊？我説是啊。她説你能不能給我講講。但因為我當時我鼻子裏面插著兩個管子，我非常痛苦。我説現在我講不了，我將來我送給你點資料吧。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。剛才我在外面的時候聽，有多少人在學物理，好像聽説只有一個人舉手，對吧？那我覺得如果大家對這科學沒這種原始的衝動，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所謂的探索的動機。就是作為科學家呀，他特別關心的是兩個事情。第一，我們這個宇宙的這些規律是怎麼樣的。他通過這個規律研究，希望能夠知道我們是從哪來？然後會到哪去？也就是説我們非常關心我們這個人類的整個宇宙的生成跟宇宙的命運。那麼在這個過程當中，我曾經在好多年之前，讀過那個房龍的一本書，叫做《聖經的故事》。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一個起源，對吧。那麼上帝當時説要有光，然後要有雲，要有天，要有地，這個過程就是想來告訴我們一個創世紀的過程。所以我們人類這個追求的過程當中，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。但是在過去的話，因為沒有科學，我們只有靠我們的想象。那麼這個事情經過幾千年的這麼一個慢慢地知識的積累之後，到了1687年其實有個非常大的改變了。在1687年之前，偶然的一個機遇伽利略他把玻璃片做成望遠鏡去看太空了，他看到了土星環等等。我們就開始能夠探索整個宇宙是怎麼樣了，不僅看出這個地球的事情。到1687年，牛頓在很多人前面的這些知識的基礎之上，他就發表了一部專著就叫作《自然哲學的數學原理》，都是改變了我們整個人類的這麼一個進程。這部書給我們講了一個非常滿意的地方就是説我們每天的這個東西的進化，我們演化通過微積分這麼一個計算，都是完全是可以計算的。這什麼意思呢？那我們本來覺得上天是非常神聖的。牛頓非常高興，你看我這個蘋果，可以掉地上，星星在天上轉，我都可以算出來的。這個時候你在心靈當中你會感覺到原來我可以計算神聖的上天、星星的這個運行的軌道。這在科學上的自豪感是無比巨大的。我們就可以來計算我們的未來。那麼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？比如説我潘建偉成為物理學家，撒貝寧成為主持人，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，就一切事情都已註定，就已經決定了。為什麼呢？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，他説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。當然這個科學還是要進一步再發展的。那麼一直到上世紀初，又一個新的革命誕生了，就是量子力學誕生了。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，我在北京的話我就不可能在上海。但在量子力學裏面它有個概念，就説作為一個微觀客體，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，作為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著了，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説“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。
那麼這就告訴我們，我們這個人啊，你睜開眼睛去看一下，你是對我們整個世界的演化，是會有影響的。這也是説量子力學，它從哲學上講它是一種非常的就是説積極的概念。它説我們個人的奮鬥，是對這個世界是有影響的。量子力學不僅可以來了解宇宙的歷史，它也可以推動一個新的學科的發展。那目前我們在從事的一個比較具體的這個研究就叫作量子信息科學。利用所謂的量子疊加原理可以來做量子通訊。那麼量子通訊又可以來改變我們的信息安全的問題。其實量子力學還有一種所謂量子糾纏的概念。因為我剛才講了一個粒子可以處於零加一，就是兩個狀態的疊加。兩個粒子的話它也可以處於一種非常奇怪的狀態的疊加。那麼如果説我今天來，假定我給撒貝寧一個糾纏粒子在他的手裏面，然後我回到合肥去了，然後我讓撒貝寧對他手中的粒子來扔一扔。它會隨機得到零和一，這個結果裏面的某一個，都是隨機的。但是我在合肥看一看我手中粒子的狀態，我也可以把他手中的結果猜出來。我們把這樣一種現象叫作量子糾纏。或者説用不太嚴格的意義講，甚至可以把它叫作“遙遠地點之間的心電感應”。那利用這樣一種東西，我們就可以來構造一種非常強大的量子計算機。可以讓我們有效地能夠通過量子計算，在我們大數據爆炸時代，把有效的知識給提取出來。所以從這個角度上講，我覺得科學不僅能給你帶來心靈的自由和安寧，而且科學是非常的有用的。那麼隨著今天電動力學和量子力學的發展，我們整個世界就已經變成一個地球村了。所以説我們説人類的進化是跟我們信息的共享和我們的互相的互動，是緊密地聯絡在一起的。那麼同時，還有一個非常重要的東西是需要我們進一步去珍視和加以保護的。就是每個人都需要有心靈的自由，和他的獨立的思想。正因為我們從古到今，保證了我們思想的獨立性，我們才能夠保證，我們想法的千變萬化。
我為什麼把今天的題目叫作探索的動機。其實是我照搬了愛因斯坦的題目，它叫作探索的動機。他説今天有三類人是在科學的殿堂裏面。第一類人他只要有機會，也許會成為企業家，也許會成為政治家，也許會成為詩人。他只要是幹哪一個就能夠讓自己得到榮耀，得到名利。他幹什麼都可以，他還是很有才華的。第二類呢，有一類人完全是一種興趣驅動的。他只是覺得好玩，他才不管對大家有沒有好處，有沒有什麼壞處。第三類人是什麼呢？他確實希望能夠對這個宇宙進行探索，進行凝視，進行思索，能夠找到這樣一些先天和諧的規律。只有這一類人才能夠很靜心地，去從事長久的科學的研究。那麼愛因斯坦説當然我們不能把前兩類人給驅逐出去，因為這些人可能對科學是做過很多，也許是主要的貢獻。把他們給驅逐出去的話，我們這個講堂就倒塌了，對吧。但是也可以肯定的是如果沒有第三種人的話，我們這個殿堂就不會成為殿堂，只能是一些蔓草，就不會成為森林。所以我説我們探索的動機，做一個真正的科學家來説，他是很有責任心的，他就是會用無窮的耐心，去理解這個宇宙是怎麼樣的，但現在我們不能解釋為什麼我們會有愛。為什麼我們會有愛情？但我想隨著將來科學的發展，也許到某一天我們也許能從方程裏面給我們非常好的解釋。這就是探索的動機。謝謝大家。
