量子大嘮嗑：開啟未來世界的思維方式

前言

第一部分 1
一 三個問題 3
二 信仰從哪里來？ 11
三 經典科學的誕生 21
四 體驗的新科學 31
五 一百年前的舊文字 39
六 科學共同體 45
七 科學與技術 61
八 科學和信仰 69
九 搗蛋鬼哥德爾 83
十 神秘論 101
十一 不必科學的中醫 123

第二部分 129
一 量子力學的邏輯建立 131
二 雙縫干涉實驗 143
三 因果論 157
四 貓 165
五 量子糾纏的緣起 175
六 稍稍深入的量子力學 187
七 量子模擬實驗 203
八 經典之外的量子力學 223
九 量子力學、哥德爾和杜威
的體驗主義 243

第三部分 復雜體系 255
一 量子模擬和人工智能 257
二 科學和技術的創新 269
三 教育的體驗 279
四 管理創新團隊 287
五 大腦的冥想體驗 299
六 營造創新組織 305
七 去工業化的進程 317
八 為設計而教育 329

后記 347

博士畢業后的第一年，我在牛津有了份差事，導師Keith Bumett(KB)爵士給了我特別寬松的環境，博士后做的不那麼辛苦，有了大把時間讀閑書。而牛津在藏書上毫不吝嗇，大學平均每年花在圖書上300萬英鎊，而且英國印書協會要求英聯邦每一家出版社的新書，都要送一本來做館藏。牛津東亞圖書館就有一套《李敖大全集》。我所經歷的中國教育，上大學之后，理科生就不再學中文。所以我對於中國文化的后天補習，都是在牛津以李敖為線索開始的。牛津的青燈古佛，除了物理世界的日拱一卒以外，李敖對我那個時候的思想成熟、寫作文風和對人對事的態度都有很大的影響。以至於多年以后，見到李敖時把他的習慣愛好一一道來，老爺子玩笑說，到底是你對我陰魂不散還是我對你陰魂不散。

李敖的思想上承胡適，是「胡適思想的唯一傳人」。嘴上厲害，但私底下待人極和善，做學問和寫作是一點都不虛的。而他的身上又有中國儒家「士」的方正，這點對我影響也很深。前些日子去看了根據李敖《北京法源寺》改編的話劇，勾起我對二十多歲時的回憶。我想這本書影響了很多像我一樣的年輕人，骨子里講家國天下，把自己當作儒家文化的繼承者，「士不可不弘毅」，在國家需要的時候，敢於為天下先。后來2008年汶川地震，當時在伯克利的我已經覺得自己不得不回國了。

我的回國，冠冕堂皇講是「為了報效國家」，但留學的老前輩季羨林是最老實的一個：「工資比較高。」事實上我所從事的學術方向那時已經相對成熟，到2009年時已經拿過三次諾獎，美國該有這個方向的好學校都有了這個方向，而又由於是實驗物理，大學需要准備幾百萬美元給新晉的助理教授做啟動經費。2009年趕上金融危機，全美國在這個方向只有一個助理教授的位置，被朱棣文的關門弟子拿到。而我們這些剩下的博士后們，要麼繼續做博士后，要麼轉進工業界。這個時候，中科院給我伸來橄欖枝，可以自己開壇繼續做物理。這對我，二十多歲要到頭但還懷揣殘山剩水的理想主義的人來說很重要。然而這幾年在國內待着，越來越覺得我們缺的不是錢也不是好的設備。說實話我們確實越來越有錢了，按川普(Donald Trump)的話「very，very，rich」（非常，非常有錢）。倒是我們的思想里尚缺一些基本的東西。因為缺了這些基本的東西，我們才有了論證畝產萬斤的科學巨匠，而這位科學巨匠終於在彌留之際，問了憋了一輩子的問題：為什麼我們的學校總是培養不出傑出人才？

要說我們這行，朱棣文是個繞不開的人。我入大學聽的第一個報告是他做的，他那時還沒有拿諾貝爾獎，他講他不寫書，寫書是因為科學該做的事情做完了。后來他去做了美國的能源部長，就更沒有寫書的時間了。對我而言，做物理的黃金期是二十多歲到三十出頭，再往后就成了科研的包工頭。加上我山西商人傳統，習慣做個小買賣，與其扭扭捏捏包工，不如干得赤裸裸些，我開始轉戰商界，希望能把科學研究和產業創新聯系起來。可我發現我身邊更多的年輕人實踐有余而創新不足。究其原因，似乎一直要追尋到一百多年前。

科學這事情，一直就沒有在中國發生。說這話基本是招仇恨的節奏，讀者一定舉出四大發明，一定會從一百多年前上溯到五千年文明，說不定還有沈括和中醫。我根本就沒打算辯駁，「達摩東來，只尋一不受人惑的人」，讀者只要耐心去讀這本書，就知道我所言非虛。科學傳入中國，恐怕只是從辛亥革命起短短的幾十年。但好像正是這靈光乍現的幾十年，雖戰爭頻仍，我們還是培養了幾個諾貝爾獎得主和一代大師，他們的教育，顯然也延續到了最近的諾貝爾獎。這之后就又沉寂下來了，算起來又過了好幾代人。和學術圈子與商業圈子里外的人聊天，聊得越多，我越感到自己生活在一個古代的中國。我看到漫天飛舞的新科學名詞，但我也看到了年輕人去修佛而輕生。我看到了萬眾創業的浪潮，也看到了凋敝冷落的煤礦，似乎「五四」前后的啟蒙，那時的百花齊放、百家爭鳴都是曇花一現了。

而恰巧，我是做物理的，萬事希望求其本；而恰巧，我又是做量子物理的。首先如果說我這學問在現實的世界有什麼用，很難一句兩句說清楚，但離了它，現在的世界就要停擺。要知道，我們身邊所有的一切都是依據量子力學的原理來工作的。最近二十年，量子力學開始給我們揭示一個完全不同的世界。這個新的世界，除了讓我們驚訝之外，多少會讓我們更加的迷茫。所以我不得不從源頭上，先去想明白什麼是科學的認知。通過這個認知了解我們到底缺了哪些東西，在此基礎上進一步了解20世紀的物理學和數學的發展。先補上這一課，再看量子與經典世界的認識有什麼不同。這是個危險的舉動，在一個尚古氣息濃重而沒有科學傳統的文化氛圍里，不熟悉經典的科學路徑，而直接跳躍到量子理論里，很容易進入另外一種神秘論，這樣的話量子的理論又能被看作虛無主義的支柱。所以我建議讀者，不明白第一部分，千萬不要開始第二部分的閱讀，會很傷神，甚至被誤導。

用量子力學去理解現代的各種學科理論，我們會面對兩類困難：一是多數人對物理的了解是不夠全面的，利用古人的觀點來類比更是錯誤的；二是我們作為物理工作者，量子力學也沒有徹底搞明白。按照我們的認知習慣，不得不借助於已有的經驗來學習新的事物，這也是最懶而方便的過程，我們無法想象嬰兒怎樣了解世界。因此倘若讓我們從頭認識世界，我們會感到困難和無所適從。量子力學在一定意義上暗示我們，世界不一定是我們所習慣認識的，而且我們的認知方法可能也不那麼合適。這多少讓我們震驚，漸而惶恐。

能夠拋棄已有的經驗和先驗的判決的聲音，重新以虛空心態去學習，需要偉大的勇氣，這也是學習型社會里人所應具有的內涵。我們在嬰兒時學習語言，會在語言與事物、概念、內涵之間建立聯系。而成年以后，總有一個已知的關聯來做認識新事物的媒介，把未知的和已知的聯系起來。而如果連已知的經驗本身都被懷疑了呢？量子力學所闡述的思維與我們傳統的完全不同，也無法用我們已知的東西來類比。我們必須擱置已有的思維習慣而重新像嬰兒一樣認識世界，重新審視我們已有的觀念。我們不得不這樣做來建立經典世界和未知世界的溝通。但同時這種新的認識也為我們開啟了更廣闊的未知世界。

古代的哲學家們努力尋找廣闊的已知世界和未知世界的終極理論和絕對真理。而杜威(John Dewey)所倡導的體驗主義精神卻強調了一件事：「也許那里從來沒有也不會有終極的真理，我們只是不斷找到更好的解釋。」這本書會從這些年的量子力學認識上對杜威的體驗主義做出一個更為基礎的詮釋，使得體驗主義變為一種具體的工具而不是通用的哲學。我們尋求的終極解決方案或者真理，不應被看成永恆完美的，而應被看作我們繼續去認識世界的工具或階梯。我們在利用這些工具開拓未知世界時也要處處提醒自己，這些工具也會成為我們規划自己行為和限制認識能力的枷鎖。
真理是狀態量，而科學是過程量。