杂志汇女友·校园

来自“量子物理男神”的科普

作者:·文 微凉·编辑 赵狄娜·设计 郝丞
出镜人:马兆远

师从超冷原子物理理论之父Keith Burnett,25岁牛津大学博士毕业;于美国国家标准局读博士后,师从量子调控实验之父William Phillips(1997年诺贝尔奖获得者);伯克利研究助理,芝加哥大学访问教授;30岁入选中国科学院百人计划,研究员、正教授博导,作为首席科学家,为中国空间站天宫四号设计了世界第一个空间冷原子量子实验平台;35岁做了圈子的出走者,挽起袖子做实业,开始了一场科学技术与产业创新联系的实验。

《西部世界》的热度还没过,这一季《神盾局特工》里的AI就成了新的大BOSS。可是,先别急着“恐慌”,不如来听听科学家们怎么说。话说啊,科学家看科幻作品么?尤其是研究“量子物理”那种?AI恐慌、时空穿越,量子物理学家怎么看?

CUTE:您平时爱看科幻电影么?说说一个量子学家的“科幻电影史”?

马兆远:有很长一段时间,美国的科幻电影,像《金刚》那种,其实是魔幻片,不是科幻片。大家其实没有什么新的创意,都是把一个东西变得巨大,然后进入城市引发危机。比如《金刚》《超级巨蟒》《超级女人》……基本都是这样的。我觉得我看到的真正有“现代科幻片”感觉的第一个代表影片应该是《侏罗纪公园》。《侏罗纪公园》第一部,在琥珀里边找到了一只蚊子,通过DNA把恐龙复活了,它的想象力是合理的,就是说科学真的是给了它依据。而将“现代科幻片”达到一个巅峰的影片是《星际穿越》。《星际穿越》里边几乎每个你能想到的情节,比如量子纠缠、黑洞,或者是黑洞里信息的传递,这些都是合理的,物理学真的给了它依据。我觉得这是现代科幻电影的一个主流趋势,它变得越来越“科学”,而不是越来越幻想。这些科学会让人觉得其实在不远的将来它是可以实现的。

CUTE:对,大概就是因为我们觉得“在不远的将来它是可以实现的”,所以才会常常一边盼着时空穿越一边又恐慌AI危机,量子力学能够解释时空穿越么?

马兆远:“时空穿越”至少今天在物理学里面,没有说它是不可能做到的事情,只是说在什么范围内。比如有一种东西是虫洞,你可以通过虫洞实现时间穿越。量子力学其实在一定程度上允许了虫洞的存在。但是就今天的技术所达到的范围来说,我们没法让虫洞延续足够多的时间允许人穿过去。所以实质上,要去穿越时间还显得特别困难,或者说没有一个完整的理论表明我们该怎么穿越时间,但是物理学上并没有给我们否定的结论,所以说,这个东西其实是一个开放的问题。

CUTE:那《西部世界》引发的“人工智能恐慌”呢?

马兆远:这个问题怎么说呢?我们今天的人工智能可能跟人类之间的差距还是蛮大的。它虽然在阿尔法狗、图像认知这些方面进展的速度很快,但离真的能像人类一样去学习跟思考还是有段距离的,这个距离表现在:其实我们对人的思维模式不是特别了解。这个问题在很大程度上,我个人认为是跟量子力学相关的,但我们今天对量子力学也不是特别了解。可能先要花足够多的时间了解量子力学,然后在量子力学的基础上了解人的思维模式,然后在这个基础上再去构架一个类人的思维机器。就今天我们构架计算机的方式来说,离这个步骤还是蛮远的,我个人估计会有两百年到三百年的距离。所以在今天来说,我觉得至少不应该太为人工智能紧张。

真实的量子力学比科幻更科幻

CUTE:说了那么久,好多人还不知道量子力学是什么呢?

马兆远:很多人问“量子是什么?”,其实量子不是一个“东西”,它是一门学问,或者说它是一种描述世界的手段。

从1900年量子力学诞生到现在将近120年,它的应用已经涵盖到我们生活的每一个方面,你用的每一个电子设备都是按照量子力学来工作的。而且迄今为止,所有的实验都证明了量子力学是对的。但这就是量子力学最让我们觉得困惑的地方,因为很大程度上,量子力学所告诉我们的结论,跟我们在经典体系里边看到的相差很大。

比方说经典体系里面,我们有这样的假设:观察不会改变事物。但是量子力学告诉你这件事情可能是错的,我们在观察世界的时候,不仅改变了世界,同时也被世界改变。

到今天我们都没有认识得很清楚为什么观察会改变世界。但我觉得这就是量子力学在解释的一个核心的问题:事物跟事物之间的关联。按照经典科学的方式了解世界的时候,我们是把这些关联忽略掉的,但事实上那些被切开的关联才是比较重要的部分。量子力学恰恰提供了这样一种工具,它可以让我们在一定程度上了解这些关联是怎样存在的。这也许会在我们认识世界的时候带给我们一个不同的角度和方式,但具体的影响我们还不知道。

CUTE:那会不会 “量子力学”的尖端研究本身,其实比科幻更科幻?

马兆远:我们现在已经能让量子实验可见、可操作。当量子技术进一步发展,展望它的应用领域、对于现代生活影响,可能会创造新一代的计算机。

这种量子模拟机可以描述以前经典力学没法描述的事情,比如人类社会、经济行为。经济模型里有一句话:经济模型永远描述的是过去而没法描述未来,因为关联过于复杂,但也许量子计算机可以描述我们认为不能描述的,让我们对人类社会等更复杂的系统有新的工具去认识。但真要实现这些现在也还太早,可能需要两三百年。

CUTE:那离我们最近的、量子化的“革命”,最有可能发生在哪里?

马兆远:其实在社会生活层面它已经在发生了。量子力学愿意承认这个世界是复杂的,它接受这种天生的复杂性,就要回避用一个简单原则做事,这种“启示”同样影响着社会生活。比如,过去讲工人、劳动力、培训、上岗、层级明确、绩效要求……而未来,所有可以描绘为“理性”的工作都会被机械代替。人会再次从这些工作中解脱,去从事更高端的工作。更多人会变成知识型工作者,他们的要求很复杂,价值也无法被取代。对这样的工作者,管理上不会再有一个系统的方法。“企业家”也会被淘汰成为组织者而不是管理者。

CUTE:这对每一个个体的影响是?

马兆远:未来不断会有人的工作被机器人取代,但至少在三个方面,机器人短期之内没办法超过我们:学习、沟通和创新。这个优势会让我们找到新的工作。未来,人们要终身学习,不断地学新的东西。而创新的过程,可能就是沟通、聊天。每个人的知识背景不一样,当这些不一样发生碰撞的时候,我们才会发现有些东西可以打通,很多创意就是在这样的聊天中发现的。

 

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