潘建偉清華演講:科學是達到不惑不憂不懼的最好方法
2018年07月10日14:30

  新浪財經註:清華大學經濟管理學院2018畢業典禮於7月8日舉行。在量子通信科學上擁有顯著研究成果的中國科學院院士潘建偉以“科學的價值”為主題做畢業典禮演講,在他看來,科學並不僅僅是遙遠而冰冷的名詞概念,而是達到內心平靜的最可靠途徑、賦予人類相信真理的力量。以下為演講全文。

  作者:潘建偉

  清華經管學院2018屆畢業班的同學們,老師們,朋友們:

  下午好!

  非常榮幸受錢穎一院長的邀請,來參加今天的畢業典禮,向同學們表示祝賀!榮幸之餘,我也誠惶誠恐,因為本人從事的是物理研究,並不懂經濟管理,今天到底應該說些什麼呢?

  後來我想,中國科大的很多畢業生,原本是物理、數學專業的,轉行經濟、金融後都很成功,這給了我不小的信心;而且,由於偶然的原因,我研究過Black-Scholes期權定價模型,發現裡面用到了類似分子布朗運動的Ito積分。當時我覺得這個模型很妙,大膽斷言這一工作應該得諾貝爾獎,果不其然。

  既然自然科學與經濟、金融有如此緊密的聯繫,我又覺得自己的鑒賞力還不錯,所以今天我大膽地來到這裏,希望同大家交流和分享一下自己人生的感悟,談一談科學的價值。

  科學對於個人的價值

  說到科學的價值,我並不想介紹一些艱深的原理,告訴你某個定理、定律多麼厲害。在我看來,科學的首要價值,對於個人而言,在於它是賴以達到內心寧靜的最可靠途徑。

  為什麼這麼說?內心寧靜的最大敵人,其實就是恐懼和憂慮。人為什麼會感到恐懼、憂慮?皆源於未知,找不到自己的歸宿。所以人始以來,我們就一直在追問“我們從哪裡來?到哪裡去?”

  我的童年是在農村度過的。我仍然記得,一個晚上我母親帶我到鄰村去看電影,看完電影回來的路上,天特別黑。我很害怕,因為傳說這條路上有鬼,會出來抓人。我母親就給我講,不用害怕,人死了會重新去投胎,哪怕萬一被鬼給抓了,也沒什麼關係。我當時感到特別安慰,哦,原來是這樣子,人是可以永生的!

  其實,在科學發展到一定程度之前,對於宇宙起源、人類歸宿等大問題,我們只能在宗教的範疇來解決。有一段時間,我特別希望搞清楚,為什麼基督教會得到如此廣泛的喜愛和接受,尤其在西方;我專門去讀了《聖經》,並沒有真正搞明白。

  後來,偶然看了一本書,美國作家房龍寫的《聖經的故事》,我開始明白了。當時的社會分“奴隸”“平民”和“貴族”等幾個階層,奴隸就是奴隸,平民就是平民,貴族就是貴族。於是,奴隸就以為因為自己是奴隸,永遠不如貴族,被欺壓是命中註定的。

  可是,《聖經》卻告訴你:其實我們所有的人都是平等的,不管你是貧賤富貴,黑人白人,我們都是兄弟,都是上帝的子民,宇宙萬物和人類都是由上帝創造的!這樣一來,你就會覺得我們在這個世界上並不是孤零零的,這個世界是有秩序的,有上帝在關懷著我們;而且,因為信奉上帝,人死後還可以進入天堂,你心裡就會感到特別的平和安寧。

  正因為此,愛因斯坦在少年時代深深地信仰宗教。但在他12歲那年,他的這種信仰突然中止了,由於讀了通俗的科學書籍,他很快明白《聖經》里的故事有許多不可能是真實的。

  隨著科學的發展,到了上個世紀,相對論和量子力學的誕生,終於從現實上而不僅僅是從精神上解釋了宇宙的起源和演化,當然也包括我們人類。

  相對論和量子力學告訴我們,在大概一百幾十億年前,由於量子漲落,一個“奇點”發生了爆炸,“炸”出了時間、空間和構成萬物的基本粒子。最初宇宙中只有氫和氦兩種元素,在引力的作用下聚集在一起,形成了第一代恒星。

  恒星在核聚變的過程中逐漸形成碳、氧、鐵等各種更重的元素;當核聚變的原料耗盡後,恒星由於抵抗不了引力而坍塌,發生劇烈的爆炸,這一過程中形成了重金屬元素。有這些重元素才有了能夠形成行星和生命的物質,最終在大約45億年前形成了地球,又通過億萬年的進化才有了我們人類。

  所以在座諸位身上的每一個原子,都是來源於許多億年前某顆恒星的爆炸。那麼,大家是否覺得,宇宙演化出人類這樣的智慧生命已是殊為不易,而芸芸眾生之中大家又能相遇,該是多麼大的緣分!所以,愛護這個世界,珍惜你身邊的人和事,這也是科學能夠告訴我們的。

  我們現在可以體會到,在宇宙面前,人類確實是非常的渺小;但人類又是偉大的,以人類脆弱的個體,居然還可以仰望星空,去窺探宇宙的奧秘。

  有人認為,科學的價值體現在現實世界,它可以讓我們生活得更好,但對於精神的啟示,就不如宗教了。但是我覺得並非如此。面對浩瀚的宇宙,人們自當心存敬畏;但人類又並非僅僅只能敬畏。

  在自然界的規律面前,所有人都是平等的,不會因為你地位的高低和財富的多寡而改變;而自然界的規律更是可以被理解和掌握的,認識自然、改造自然,正是人類作為萬物之靈的標誌。這種自豪感,是宗教所不能給予的。

  所以,愛因斯坦在放棄了宗教的天堂後,又找到了另一個“天堂”,他說:“在我們身外有一個巨大的世界,它離開我們人類而獨立存在,它在我們面前是一個永恒的謎。對這個世界的凝視深思,就像得到解放一樣吸引著我們。通向這個天堂的道路,並不像通向宗教天堂那樣舒坦和誘人,但它已經證明是可以信賴的。”

  同樣,大家終於能夠明白,科學已經使人類登上了萬物之靈的頂峰,所以人降生在這個世上,總要做點什麼,讓這個世界更加美好;但又不能強求,自然的規律無法改變,再怎麼強求,人類對於自然界而言仍然是渺小的。

  其實回想起來,我自己一路走來,確實是有意無意地在踐行這樣的原則。我小的時候,生活在一個非常和睦的家庭,父母的感情非常融洽。我至今仍然記得,一個夏天的晚上,一家人圍坐在一盞小小的煤油燈旁,父親給我釋講《聊齋》的故事,母親在一旁傾聽,一幅溫馨的場景。

  在這種溫馨的環境下,父母對我的要求也很寬容。我喜歡放學後把作業帶到山上去寫,父母也不會把我抓回家去。高中畢業後考大學,我記得當時有過猶豫,本來我是可以保送到一所著名大學學習經濟管理的――我曾有機會成為大家的同行,當然這樣的話就不知道是否還有機會被錢院長邀請來到這裏了――但我又非常喜歡物理,在跟我父母親散步的時候我說,我想報考物理專業,又怕學物理養不活家人。

  我父母說,沒關係,我們都有退休工資,按照你自己的興趣來就可以了。所以那時候我忽然發現,排除了功利的想法,抉擇其實很簡單,只要遵從自己的內心就好。

  後來我到歐洲留學,接著又繼續在歐洲搞合作研究。有一年春天,我在奧地利維也納的實驗做完了,本該盡快趕到德國海德堡去籌建自己的實驗室,可我很留戀在多瑙河邊採摘薺菜的那一份愜意,擔心到海德堡就再也采不了薺菜了,於是就在維也納多待了一段時間。

  結果,在海德堡的實驗計劃被延後了,後續的一個重要實驗被別人先做了出來。當時,我感到有些懊惱,尤其是後來我發現在海德堡的內卡河邊其實也有薺菜。但是,我很快就釋然了:工作是做不完的,這個實驗未能如願,下個實驗再努力就是了,沒有必要給自己施加那麼大壓力,相對悠閑一點,回到實驗室的效率反而會更高。

  我非常喜歡德國哲學家叔本華的一句話:人可以做他想做的,但不能要他想要的。科學研究其實正是如此,你費了大把力氣,可能什麼也發現不了;有的猜想可能一輩子都驗證不了;也有可能像我剛剛講的那樣,努力了半天,結果被別人捷足先登了,但是探索和努力的過程本身,已經是科學帶來的最大樂趣。

  我想說的是,從容不迫的環境,其實是更加重要的。現在中國的學生,真的很辛苦,但是辛苦的目的是什麼呢?不應該把求知變成瞭解難題、考高分,上好學校也不應該僅僅為了以後能夠找一個好工作。這種外在的、功利的氛圍,會讓青少年變得越來越現實,難以靜下心去鑽研。

  有一次,我到阿爾卑斯山脈的一個大峽穀去旅行,在當地鄉村碰到一位80多歲、坐輪椅的老太太。她瞭解到我是從事量子隱形傳態研究的時候,脫口而出:“我知道你的研究工作,我讀過你們在《自然》上發表的論文,我盡力了,但是沒看懂。”一個坐輪椅的老太太,可能生活都無法自理,但仍然保持著對科學的興趣,這樣一種文化氛圍真是滋生大師、滋生深層次發現的極好土壤。

  說了這麼多,我想表達的科學或教育的價值,其實早在將近100年前梁啟超先生就已經告訴我們了。他說,為什麼要上大學?他認為,教育應分為知育、情育、意育三方面,知育要教到人不惑,情育要教到人不憂,意育要教到人不懼。那麼我們現在來看,其實科學正是達到不惑、不憂、不懼的最好方法。

  科學對於社會的價值

  以上我講的是科學對於個人的價值。接下來,我想談一談科學對於社會的價值。大家也許會說,“科學技術是第一生產力”,早就知道的。但我想說的是,科學對於社會的價值,可能更重要地是在觀念的變革上。

  大家知道,人類物質文明的迅速發展始於近代,大約是在16世紀。那麼近代以前的漫長歲月裡,為什麼發展這麼緩慢呢?雖然這涉及到多個因素,但觀念的束縛無疑是相當重要的原因:面對自然界不敢甚至不願去探究其背後的根源,反而認為一切都是上天的意誌。

  近代以來的科學發現逐漸改變了這一切,尤其是1687年牛頓發表了巨著《自然哲學的數學原理》,將一切力學規律都統一為一個簡單的公式F=ma,再結合萬有引力定律,人們忽然發現,原來神聖星辰的運行,居然都是可以計算的!

  觀念的改變帶來的是思想的解放,思想的解放帶來了生產力的解放,直接導致了以蒸汽機為代表的第一次產業變革,而英國在這次變革中成為了世界的頭號強國。

  後來到了19世紀,在法拉第發現電磁感應效應等的基礎上,麥克斯維爾在1864年建立了電動力學,將一切光、電、磁的現象都統一為一個方程組。至此,人們能夠親身體會到的絕大多數現象都可以得到科學的解釋,科學終於戰勝了迷信,而隨之而來的,是以電力技術為代表的第二次產業變革,德國和美國在這次變革中相繼成為世界強國。

  那麼,經典物理學已經如此的成功了,是不是一切問題都可以解釋了呢?

  其實經典物理學自身就蘊含著一個巨大的哲學困境,只要學習了高中物理就可以想到,不知道大家有沒有去思考過。牛頓力學告訴我們,只要確定了粒子的初始狀態,按照力學的方程一算,所有粒子未來的運動狀態原則上都是可以精確預言的。

  那麼,構成世界甚至人類本身的原子、分子,它們在未來的運動狀態,是否也是早已預知的呢?一切事件,包括今天的典禮,都是在宇宙大爆炸時就已經確定好的嗎?這種觀念上的衝擊顯然是巨大的:原來就算科學已經如此發達,人們努力了半天,結果還是回到宿命論。

  所以當時就有幾位科學家自殺了,說我不相信宿命,我今天就要自己決定一下命運。當然,後來的科學發現表明,其實他們完全沒必要自殺,人一定擁有主觀能動性,如同霍金所說:即使是相信一切都是上天註定的人,在過馬路時也會左右看,以免被車撞到。

  那麼如何打破這種機械決定論?這還要歸功於量子力學。在日常生活中,一隻貓要麼是“活”,要麼是“死”,只能是這兩種狀態之一。而在在量子力學所描述的微觀世界里,這隻貓不僅可以處於“活”或“死”兩種狀態之一,還可以同時處於“活”和“死”的疊加狀態。

  量子疊加告訴我們,一隻貓到底是“活”還是“死”原理上無法預先得知,而是依賴於通過何種方式去觀察它。更確切地說,量子客體的狀態會被測量所影響,因此量子力學立即帶來了一種革命性的觀念:觀測者的行為可以影響體系的演化!

  這種更加積極的觀念,終於使人們意識到,微觀粒子的運動規律完全不同於經典物體,人們大可不必糾結於是否是決定論了;而對像電子這樣的微觀粒子規律的深入認識,最終催生了現代信息技術,導致了第三次產業變革,在這個過程中,日本抓住了機會成為了工業強國。

  遺憾的是,由於曆史的原因,這三次產業變革,我們國家都沒有占到先機。我1996年在中國科大理論物理專業碩士畢業,在系統地學習了量子力學的理論之後,非常希望能夠在實驗上加以驗證。但在當時,我國在這個領域的基礎比較薄弱,尤其在實驗條件上相比發達國家差距很大,所以我選擇了出國留學。

  我在德國工作時,我家樓下有個賣菜的鋪子,大概只有二十幾個平米。平時,我們買菜做飯都很方便,但是有一天忽然發現那個店舖關了門,告示上寫著店主去旅遊渡假三週。在中國,我們印象中的菜農,應該是過著每天勞碌奔波的辛苦生活。

  但就是這樣一個很普通的德國菜農,他每年卻可以兩次雷打不動去渡假,我覺得這就是因為,在德國科學技術的高度發展已經真正地惠及大眾了。所以我就想著,一定要把科學技術搞好,有一天能讓我們國家的所有勞動者,也過上這樣的生活。

  很幸運,我回國開展工作時,正趕上了國家經濟高速發展的時期。隨著工作的推進,國家對量子信息的基礎研究和應用基礎研究也可以有較大強度的支持;我們也不負所托,終於在量子通信領域實現了國際領先。

  最近大家也一定很關注,美國在限製對我國的芯片出口,影響很大。回過頭來看我們在量子通信領域的發展曆程,之所以能夠做到領先,是因為在整個領域起步的階段、暫時還看不到實用價值的階段,我們就趕上了世界的先進水平,一步步積累下來,到今天量子通信已經進入了實用化階段,如果別人再想要限製我們,就很難了。

  但是,我們也決不可以一直樂觀下去。美國作為當今最發達的科技強國,有一套非常完備的促進創新的體製,尤其是經濟金融和科學技術的結合方面,有很多值得我們借鑒之處。

  就拿我們這個領域來說,企業的參與程度其實也非常高。像Google、IBM、微軟、Intel這些巨頭,都投入了大量人力物力開展量子計算研發。通用量子計算機的實現還比較遙遠,我估計也許需要20到30年。這樣一來,我國的金融界和企業界對量子計算的熱情,就大不如美國。

  我國現在的形勢其實是很嚴峻的,因為在西方,資本一旦介入前沿研究,對創新活力的釋放要遠遠超過我們這樣主要依靠國家經費支持的模式。幾年前,我打算將一位在美國留學的校友引進回來,開展超導量子計算的研發。本來一切都談妥了,到了最後時刻他接到了Google的錄用通知,年薪是我們能為他提供薪水的近7倍。

  所以在這裏我特別呼籲,在座的諸位,今後都有可能成為國家經濟金融領域的決策者和管理者,抑或是成功的商界精英;雖然大家並不直接從事科學研究,但通過經濟金融的手段對科學進行支持,特別是對基礎科學,於國於民都將是長期的福祉。

  最後,我願意引用諾貝爾物理學獎獲得者康普頓的一句話:“科學賜予人類的最大禮物,是相信真理的力量。”大家之中,有的即將走出校園,面對更加精彩也更加複雜的社會,也有的將繼續深造。

  願這種力量能為大家帶來樂觀的心態、堅持的毅力,還有敏銳的眼光。再次祝賀大家順利完成學業,邁向更加寬廣的天地!

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