【采访/观察者网 李泽西】

观察者网：作为理论科学，量子力学所探究的，是宇宙本质道理，处在科学认知的最前沿，因此其他领域，比如说化学、物理学都可以回答“为什么”的问题，但是量子力学有时没法回答“为什么”。这困扰你吗？

袁岚峰：其实你如果问物理专业，他会说量子力学就是物理的一部分，它不是在物理之外的，只不过它是整个物理学当中最本质的两个基础理论之一，还有一个跟它同等基础的理论叫做相对论。基础理论怎么会有两个？如果你有两个基础理论，说明它们都还不够基础；基础理论应该只有一个，它在最下面，然后其他的理论都是在它上面推导出来的。有很多人在做努力想让两个基础理论统一起来。

我写的《量子信息简话》里面最后也举了一个例子，说有些澳大利亚科学家提出一个叫做事件形式的理论，想把量子学跟广义相对论融合起来。潘建伟和彭承志他们用这个墨子号量子卫星做了个实验，结果是没有观测到这个现象。所以他们这个理论最初版本已经被否定了，但是澳大利亚科学家也不会这么轻易的go die（躺平）：我们的理论可以改一改，是吧？我们可以修改一下参数，然后给出另外一波预言，就可以解释为什么在现有这个实验条件看不到，再换一个什么样的条件有可能看到。将来我们国家会发射更高轨道的量子卫星，然后可以在一个新的实验条件下再去重新探测改进后的理论，然后这样就可以一轮轮迭代下去，这个是真正推进科学进步的基础。

但是对你最基本的问题，有些理论可以用其他理论来解释，有些理论不行。关于这一点，我的书里面其实讲了，就是在关于量子纠缠那部分，说量子纠缠的原理就是量子力学的叠加原理和测量原理。这两个原理背后的原理又是什么？我说目前我们不知道，我们只能说，我们认为这两者是正确的，因为它们给出的所有预言都跟实验符合，所以我们对其有很强的信心。归根结底，任何的科学理论我们有信心都是因为它做的预测跟实验符合。其实科学一直就是这样，科学努力的方向就是用尽可能少的原理解释尽可能多的现象。我们不断的进步表现在原理越来越少，能解释的现象越来越多。但是在任何一个时刻，它下面总是存在一个最基础的原理。当前我们认为最基础的原理，背后是什么？我们只能老老实实回答不知道，这才是一个真正老实的态度。这个是科学的态度。

科学具体做什么，有一个非常有意思的比喻，来自理查德·费曼。他的物理学讲义一开头就有一节解释科学到底是干什么的，有个非常有趣的比喻。他说科学就好比看人下棋，就好比这个世界有很多个神没事干就在下棋玩，然后你在这观棋不语真君子。你不可能让神直接告诉你，他们下的这是什么棋。你唯一可做的，就是观看这个棋盘，你看他们到底是怎么走子，然后你来推测这个棋是什么规则。比如说，你看的是国际象棋。观察一段时间之后，你明白了一件事情，就是象有时是黑格的有时是白格的，但是那个黑格的就永远停在黑格里，它不可能突然走到白格，白格的就永远停在白格里。然后看一段时间之后，你找到这个规律，象的黑白性质是永远不会变的，你认为这是一条自然规律。

理查德·费曼用国际象棋比喻科学

但是观察中最有趣的，就是在你原来的总结出来的某些规律被打破的时候。比方说有一天你忽然发现有一个象出现在它本来不该出现的地方，黑格变白格。

这是因为有个卒冲到底线，升变成了一个象。所以那种原先的规则被打破了，出现了一些原来无法理解的现象的时候，对科学家来说是件大好事。他们最兴奋的就是这种出现非常规的现象的时候，意味着你要发现一条新的规律了。费曼还举了一些例子，比如说本来你有一条规则说，王一次只能走一格，可是有一次你突然发现一个王跳到了一个离它很远的地方，这又是为什么？回答是王车易位。

这个例子说明了科学的本质，你唯一可做的就是观察世界是怎么运行的，然后总结运行中的这些规律，这些规律还时不时的被打破，当然这个打破是件好事，意味着可以发现一些新的规律，然后你的认识就加深了。这个游戏到底能够进行多久？这背后有没有一个最深层的规则？其实我们不知道。我们唯一可做的，就是继续玩下去。

观察者网：在比如经济学中的很多现象，其他人解释一下，人们就能逻辑上“get”到点。然而，在量子力学中人们没法“get”到其中的点，在想这些问题的时候，人们只能说，这是科学和证据告诉我的。您是如何理解这个差别的？

袁岚峰：量子力学确实是一个非常反直觉的科学。它里面讲了很多效应，比方说隧穿效应，它说一个粒子可以隧穿过一个能量比他高的一个势垒，就好比说一个人去穿墙，在宏观世界你肯定穿不过去的。但是量子世界告诉你，有一定的几率会，虽然几率很小。这是非常有趣的一个效应，而且这个效应也已经被证实了，人们甚至还根据隧穿效应发明一种新的显微镜，叫做扫描隧道显微镜。

量子力学是有这个特征，就是它非常不直观。但是另一方面，从教育学的观点来看，什么叫做直观？实际上这很大程度上取决于你所受的教育。

我在做科普的过程当中发现的一个现象，就是一开始我曾经非常努力的去解释狭义相对论，狭义相对论最基础的是叫做洛伦兹变换，就是说两个速度的叠加，不是它们俩直接相加，而是一个比较复杂的公式：比方说你有一个参照系，它相对于地面运动的速度是u，一个物体相对这个参照系运动的速度是v，那么这个物体相对地面的运动速度多少呢？不是u加v，而是u加v除以下面一个分母，这个分母是1加上u乘以v然后除以c的平方， c是光速，这个叫做洛伦兹变换。这个公式就复杂多了。

我就给大家解释，为什么洛伦兹变换是正确的，伽利略变换是错误的。伽利略变换就是我们日常认为的就是 u加v，最简单的速度叠加，那个其实是错误的，其实只是个近似。当你的u和v都很小的时候，洛伦兹变换就跟伽利略变换差不多了，就测量不出差别来了。

洛伦兹变换：半光速火车在另一列半光速火车内前行，速度应为0.8光速而非直接相加得出的光速

但是当我去给别人讲这个的时候，我非常震惊的发现，有一大波人他们连伽利略变换都不能接受。

有很多人的回复说，你说我在火上朝前跑，我就比火车的速度还快吗？这是胡扯，人怎么可能跑的比火车快？这让我震惊了。你想给他解释第二层，结果很多人连第一层都不知道，他们连第一层都无法理解。这就是因为他们受的教育太差了，他们可能根本就没有学过。