听众问答:14答量子力学的常见误解有哪些?

汪诘:科学有故事(主打)

平常在节目评论中的留言提问,各种各样的问题,五花八门什么都有,作为每周一期的听众问答,我不可能每个都回答,这一点请大家理解,而且,我现在的回答策略是每周回答一到二个问题,尽可能地回答的深入一点,求精不求多。在以前的问题中,有关量子力学的问题占了相当大的一部分。量子力学确实是科普中一个非常热门的领域,我订阅的十几个科普公号中,平均下来几乎每天都能看到量子力学方面的科普文章,这也可能是公众误解最多的一个科学话题。而且,让人哭笑不得的是,那些打着科普旗号的伪科普文章在这个领域显然是最多的,没有之一,例如“借量子力学来证明客观世界不存在的”“借量子纠缠来证明超光速的”“借量子力学来证明灵魂的”,而且更让我觉得不可思议的是,还有顶着科学家头衔的人,当然我也不知道是不是假冒的,来写所谓的科普文章说中国的量子通信卫星是个大骗局,那文章写的是错误百出、狗屁不通,但是因为使用了大量的标题党、咆哮体,会给不明真相的吃瓜群众造成很大的误解,真的是可以臭遍网络、遗臭万年的。还有一类有关量子,注意我已经拿掉“力学”两个字了,这类有关量子的伪科普文章是出自那些推销各种商品的公号文章,那些顶着量子标题的各种保健药品、电子仪 器、生活用品都要先煞有介事地来一段宣扬量子有多神奇的文字,以此来欺骗广大消费者,实在可恨。但是,对于我来说,我可以很容易识别上述这些文章的错误,但是要把理由讲给普通人听,却是一件非常困难的事情,这是因为量子力学本身很复杂、很难、至今也还不够完善,随便一个概念要解释清楚,都需要长篇大论,别人还不一定有耐心看,有耐心也未必看得懂,因此辟谣的难度比造谣的难度高得太多太多了。怎么办呢?我觉得在我有能力、有时间、有精力系统地开一个量子力学的系列节目之前,我只能以我个人长期建立起来的信誉,先谈结论,不谈理由,或者不展开谈理由,只需要大家相信我是经过了一番仔细的学习后得出的靠谱结论就好,大家先相信了我这些结论,以后再慢慢有机会听我详细解说理由。所以,我今天就来盘点一下有关量子力学最常见的一些误解: 1. 量子力学不能证明唯心主义是对的。“我们不看月亮的时候,月亮不存在”,这是对量子力学最常见的一个误解。微观世界的现象不能简单地套用到宏观世界中。 2. “我们不观察电子,电子就不存在”,这是对量子不确定性原理的最常见误解,实际上,我们不观察电子,不能确定的是电子的某些状态,例如动量、位置、自旋态等。但是这个电子的质量、电荷都是确实存在的,不会因为我们是否观察而消失。 3. 量子力学中的观察并不是特指用人的眼睛看。观察是物理学中的一个术语,指的是两个系统之间发生了相互作用。当一个电子打到了荧光屏上,我们就可以说荧光屏观察了电子,也可以说电子观察了荧光屏。 4. 不确定性原理听上去很神奇,其实也完全不神秘,它也是某些成对出现的物理量,术语叫共轭物理量的逻辑必然。 5. 不确定性原理是普适的原理,不管在微观世界还是宏观世界,只是不确定性原理有明确的数学法则,这个法则告诉我们,质量越大、体积越大的物体,不确定性就越小,于是,任何肉眼可见的物体,它的不确定性已经小到完全可以忽略不计了。 6. 量子纠缠现象很神奇,但不神秘,它又是量子叠加态原理的逻辑必然,是完全可以被理解的。物理学家们还没有达成共识的只是这个物理过程发生的细节,而不是这个现象本身有争议。 7. 量子通信不是超光速通信,是一种理论上不可破解的加密通信。人类到目前为止还没有发明任何可以用作超光速通信的理论,量子理论当然也不例外。光速极限依然是目前固若金汤的一条宇宙法则。 8. 实现量子通信有很多种方法,可以用到量子纠缠原理,但也可以不用到量子纠缠原理,实际上目前包括我国在内实现的量子通信都与量子纠缠无关。 9. 量子通信不是骗局,是真正的科学进步,科技含量非常高,中国在这方面确实是国际领先水平,潘建伟院士的荣誉实至名归。 10. 墨子号量子通信卫星最牛的地方是实现了单光子秘钥分发,这就从原理上保证了只能被破坏和窃取,但永远不可能窃听,因为窃听就等于了窃取或者破坏,把我上面这句话听三遍,逐字逐句理解一下。 11. 量子纠缠现象可以用来实现量子的隐形传态,注意,“隐形传态”这四个字每个字都有准确地含义,不可随意更改。从理论上来说,我们可以把量子态从一地传输到另一地,但是请注意,第一,只能是传输,而不能复制。第二,传输不是瞬时的,依然有光速极限。但是它的好处在于可以达到光速。把一个人以光速从一地传输到另一地,准确地说是把一个人在本地销毁,在另一地重建,从物理法则上来说,不禁止。但是,从实现的角度来说,我们完全看不到终点的位置在哪里。这条技术道路可能是无限长。 12. 所有用量子力学来证明神佛鬼怪、灵魂超自然、人体特异功能的学说和理论都是在科学上站不住脚的,不管说出这话的人是什么样的背景和头衔,例如朱清时先生这样的化学家和施一公先生这样的蛋白结构生物学家,都只能是代表他们个人的观点,得不到科学共同体的承认,也经不起真正搞量子力学的科学家的随手一剑。 13. 所有打着量子旗号的保健品,不管是吃的还是用的,都是骗局,没有例外,没有例外,没有例外,重要的话说三遍。 好了,这就是我今天能想到的有关量子力学的常见误解,以后想到了我再补充。总之,量子力学是一门还在发展中的理论,我们还在不断地修正和完善,但是已知的一些原理经过了无数严苛实验的检验,不可能被推翻,只能在更高精度上得到修正和完善

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8年前

听众问答:13答什么是科学共同体?

汪诘:科学有故事(主打)

经常会有听众问我,总是听你们做科普的人把“科学共同体”这个词放在嘴边?能不能告诉我这个机构是隶属于哪里的?联合国吗?总部在哪儿?有官方的刊物吗?我一直就没有找到合适的机会仔细回答这个问题,今天就来详细说说什么是科学共同体。 我自己第一次接触这个词其实很晚,还是我在华师大念在职研究生课程的时候,在《自然辩证法导论》或者叫《自然辩证法概论》这本书中学习到的概念。书里面的内容跟我现在百度百科上看到的词条释义的内容差不多,我怀疑就是百度百科把书上的内容原文抄下来的,因为那本书我早就扔了,所以也没法比对。如果大家想了解这个概念的教科书般的定义,可以打开百度百科查询一下。但我在节目中还是要努力说的生动一点。 科学共同体是一个很有意思的概念,首先,它肯定不是一个像国家或者世界卫生组织、国际天文学联合会这样的实体。它没有总部,自然也不可能有什么主席之类的。但是,它又是一个确确实实存在的共同体,这个共同体是逐步形成的,按照维基百科Scientific Cummunity这个词条的释义,它最早的雏形可以追溯到18世纪,形成于19世纪末。我一直试图找一个通俗的类比来跟大家说明什么是科学共同体,想来想去,我觉得最合适的类比可能就是某个游戏的玩家群体了。例如,很早以前,我玩魔兽世界,那么所有的魔兽玩家就可以叫做魔兽共同体了,我们遵守的是同一套游戏规则,不过区别在于,魔兽的游戏规则是暴雪定的,而科学共同体的游戏规则是所有的玩家边玩边定的。但比较相似的是,游戏规则不是一层不变的,都有升级,魔兽里面就会隔几年来个资料片,燃烧的远征、巫妖王之怒、现在已经到军团再临了,科学共同体的游戏规则也在不断地演变升级,不过这套游戏规则到了20世纪初差不多就已经非常稳定了,是什么呢?就是我之前节目中一再谈到的科学研究的基本范式,什么公理演绎啊,系统实验啊,可证伪性啊等等,估计我的老听众们耳朵都听的起茧了。但也不是说就完全没有发展了,它也有发展,例如,现代物理学中的弦论和宇宙学中的多重宇宙学说似乎在可证伪性方面遇到了很大的困难,科学家们就开始讨论,这一条基本范式是不是也该升级升级了呢? 魔兽共同体分成很多服、很多区,科学共同体也会有各种分法,按学科分、按国家分、按地域分等等,但是不管怎么分,大家遵守的游戏规则是一样的。最重要的是,大家所操的基本语言是一致的,所有玩家都是很容易沟通的。你看,一个中国的魔兽玩家和美国的魔兽玩家一起打副本并不会很困难,打几个缩略语,人人一看就懂。在科学共同体中,这个缩略语就是数学。 所以呢,科学共同体的核心就是科学家群体,但是它的外延现在也扩展到了像我们这些为科学家和大众架起桥梁的科普人。就像魔兽中有公会一样,科学共同体也有很多的行业组织,例如中国科学院、美国科学院、普朗克学会、世界卫生组织,还有像欧洲核子研究中心、美国航空航天局这样的科研单位,也包括全世界大大小小的实验室、大学等等。那科学共同体的观点又是通过什么形式表达出来的呢,主要是通过核心期刊的形式,例如著名的Nature、 Science等等,出版Nature杂志的英国自然出版集团在全世界选择了68家核心期刊作为衡量学术成果的核心期刊,不过很遗憾的是这68家期刊中没有一本是中国的,不是自然集团歧视我们,主要原因是中国的科研起步晚,科学期刊的历史也都短,改革开放还不到40年,别人的期刊那都是上百年的历史,从未中断过。除了期刊当然也包括各个权威机构出版的白皮书之类的文字资料。例如我在第5期听众问答中提到的美国科学院撰写的长达600多页的《转基因农作物经验与展望》白皮书,也是属于科学共同体的学术观点表达。这些都是被科学共同体中的绝大多数玩家认可的。 科学共同体有哪些作用呢?如果看教科书式的讲解的话,那功能可多了,至少可以总结为十几点吧,从科学研究、科学交流、塑造科学范式、承认和奖励一直到科学传播,很多很多。但是我觉得其实可以总结成更加具有文学色彩的两句话:科学共同体是人类文明火种的守护团,是科学技术大厦的缔造者。它们不但要确保文明之火不要熄灭,同时也要确保科学这座大厦的每一块砖都是可靠的,后人可以放心地直接拿前人的成果来用。 讲到这里,我又想起网上很著名的一个视频,就是崔永元先生在复旦与一个教授的辩论视频,崔永元先生非常理直气壮地说,你们科学共同体怎样怎样,那我们新闻共同体还不干了呢?台下一片掌声。似乎这个世界上真的也有一个新闻共同体一样。但我想,崔永元作为新闻工作者,他应该是非常知道世界上并没有新闻共同体,中国的新闻工作者是政治挂帅的,和其他国家的记者谈不到一块去,美国的媒体和中国的媒体成天互相批评。崔永元先生之所以杜撰了一个新闻共同体出来,我想真实的原因是他认为你们所说的科学共同体也是自己假想出来的一个所谓共同体,那我为啥不能假想出新闻共同体、文学共同体、哲学共同体呢?希望听完我今天节目,我的听众能够明白为什么这个世界上没有哲学共同体、新闻共同体,而确确实实存在着一个科学共同体。我给出一个我自己觉得挺不错的理由,那就是科学理论必须通过同行评审,否则就不能得到公认,不能成为科学大厦的一块砖。就这一点,文学、新闻、哲学、艺术这些都不可能具备,因为从本质上来说,这些体系都是求同存异的,没有一个对错的标准。而科学呢,用吴京平老师最喜欢的一句话,科学来不得半点儿虚假,从赛道上胜出的赢家最终只会有一个,不可能有两个 。如果有一个人操着别人看不懂的、自己发明的一套语言系统来阐述对某个自然现象解释的理论,那么,对不起,这个理论不可能成为科学大厦的一块砖,也永远不可能进入到科学玩家们的圈子中,说白了就是根本不带你玩,你连接入服务器的资格都没有。 做为一个普通老百姓,你当然可以不喜欢这群玩家的无理和傲慢,也可以自由地发出你的批评,但是,我也必须很冷静和残忍地告诉你,没用,你的反感,甚至憎恶都没有办法改变这个客观事实。科学共同体就在那里,它不需要入伙申请,本质上也不需要得到谁的允许,只要你遵守它的游戏规则,你就是它的一员,不遵守游戏规则,就会被自动遭到无视。它已经就这样运作了快200年了。中国人曾经在不远前有过那么一段时间想另起炉灶,搞一套东方科学共同体,彻底打垮打引号的“西方科学共同体”,结果人家所谓的西方科学共同体完全不理睬我们,你要搞你就搞好了,你提出的那些口号本身就说明了根本没搞懂科学共同体的游戏规则。咱们就这样AFK了大约10年,后来搞不下去了,又重新登录。从规则上来说“西方科学共同体”也无法阻止我们重新成为科学共同体的一部分,因为规则决定了,只要遵守游戏规则,就自动成为一部分,谁也阻止不了。 好了,今天的回答就到这里,是不是想想还是挺神奇的一个共同体啊?

10分钟
9
8年前
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