編輯推薦

量子物理或許離你太遠，但量子思維卻可以為你所用。《量子大嘮嗑》將提供一套量子思維，讓你用前言的思維方式武裝自己。

專業而雜學，好玩又有趣。作者不僅是一個科學傢，還是創始者、業餘話劇導演、賽艇運動員、自由投資人。你將有一場開闊而腦洞大開的閱讀之旅

他是中國非常懂量子物理的三兩個人之一。《量子大嘮嗑》中國靠譜的量子物理解讀之一。

內容簡介

師從超冷原子物理理論之父Keith Burnett，25歲牛津大學博士畢業；美國國傢標準局讀博士後，師從量子調控實驗之父William Phillips（1997年諾貝爾奬獲得者）；伯剋利研究助理，芝加哥大學訪問教授，30歲入選中國科學院百人計劃，研究員、正教授博導，作為首席科學傢，為中國空間站天宮四號設計瞭世界第yi個空間冷原子量子實驗平颱。名門正派打下紮實的物理學的底子；科學傢的身份，為功成名就鋪瞭道路。可是，就是在學術生涯勢頭正勁的時候，就在量子科學成為流行名詞的時候，《量子大嘮嗑》的作者--35歲的馬兆遠做瞭圈子的齣走者。

憑著科學的初心，以物理學以實驗為核心的體驗主義精神，他捲起袖子做瞭實業，希望去做一場科學研究與産業創新聯係的實驗。《量子大嘮嗑》可以算做實驗過程中的一些心得筆記。

科學是認識世界的方法之一，但它是那個比較靠譜的

《量子大嘮嗑》的第yi部分說明瞭一件事，科學不是絕對真理和也不代錶絕對權wei。科學僅僅是認識這個世界的相對靠譜的方法，但它因為理性的不完備而充滿瞭開放的活力。馬兆遠長期從事量子力學研究，在《量子大嘮嗑》的第二部分，他把所感的關於量子的情況細緻道來，讓你清楚地認識到量子，認識到量子物理能應用到的場閤以及量子究竟給這個世界帶來怎樣的改變。

二十一世紀瞭，你還在用十八世紀的思維看這個世界嗎？

用牛頓經典物理學處理人與自然的關係的思維方法對後來三百年的社會産生瞭深遠的影響。這種思維方法被其他研究領域的人認可並藉鑒。利用這套思維，亞當·斯密分析總結齣瞭經濟規律、達爾文分析總結齣瞭生物演化規律、馬剋思分析總結齣瞭社會發展規律、佛洛依德分析總結齣瞭人的心理發展規律、德魯剋分析總結齣瞭企業管理規律……

可是這個世界的狀況越來越復雜，客觀實在、因果關係、科學的理性等等以前建立起來的經典觀在時代發展的過程中似乎不那麼萬無一失，在將量子物理學成果應用於科技實業創業的過程中，馬兆遠發現除瞭將量子物理應用於物理科研本身之外，量子物理學還帶來瞭強有力的思維藉鑒。這種思維的藉鑒是否會在新的時代裏産生新的亞當·斯密、達爾文、馬剋思、佛洛伊德、德魯剋……來應對現今及未來社會遇到的、用以前的牛頓經典物理學思維已經無法解釋的新狀況？《量子大嘮嗑》第三部分探索性地從復雜關聯角度，將量子科學引入到人類社會生活領域，引入到社會、經濟、組織管理、工業升級換代、人工智能等等情境中，也許能啓迪讀者找到新的工具。

天再旦者，卯時日全食之謂也。我們需要這樣一場"天再旦"。

作者簡介

馬兆遠何許人也？

17歲保送北大；

25歲牛津大學物理學博士畢業；

美國國傢標準局、加州大學伯剋利分校博士後；

師從超冷原子物理理論之父Keith Burnett爵士和量子調控實驗之父William Phillips(1997年諾貝爾奬獲得者)；

30歲入選中國科學院百人計劃，成為研究員、正教授博導；

為中國空間站-天宮四號設計瞭世界第yi個空間冷原子量子實驗平颱；

就在科學職業勢頭正勁時，35歲的馬兆遠做瞭圈子的齣走者，挽起袖子做實業，馬兆遠把實業作為一場科學技術與産業創新聯係的實驗。

目錄

前言

第yi部分 1

一 三個問題 3

二 信仰從哪裏來？ 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 雙縫乾涉實驗 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 復雜體係 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

後記 347

精彩書摘

體驗的新科學

牛頓的工作經其後的理論和實驗科學的發展，形成瞭如今我們稱為經典物理學的宏偉建築。一位19 世紀末的科學傢，若是相信物理學建立在不可撼動的基礎上，將永遠屹立不倒，那是可以原諒的。經過一代代的科學傢、數學傢和哲學傢的努力，牛頓的宏大設計在19 世紀末達到瞭頂feng。看上去經典物理學幾乎能夠解釋物理世界的一切方麵：運動物體的動力學中力和運動的相互聯係、熱力學、光學、電學磁學，以及引力。它的內涵是廣大的：從地球上日常經驗的事物，直到可見宇宙的zui遠處。理論與實驗觀測十分吻閤，理論對實驗的解釋又如此的無可置疑。所有人都認為，即使還存在一些遺留的問題，但與經典物理的基本成就相比，這些問題似乎是微不足道的——百裏之行已經走瞭九十九裏半瞭。

然而在1900 年之後，微不足道的問題竟然將物理學世界顛倒瞭過來。而將經典物理學推廣到原子的層麵時，我們看到那兩百年建立起來的信仰被完全顛覆。量子力學的齣現不但證明經典物理大廈可以被撼動，簡直可以說是建立在完全值得懷疑的基礎上。牛頓物理學是機械的、決定論的、客觀的，其含義似乎沒有可以懷疑的餘地。但與此相比，量子物理學的特點是交互的、非決定論的和不確定性的。即使在其被發現後一百年，對物理學傢而言其含義仍遠不清晰。事到如今，我們應當樂於放棄經典物理為我們建立起來的確定性而接受量子物理帶給我們的深刻的睏惑。這似乎難以置信，但是要知道盡管簡單、直觀清晰並且與我們的日常經驗相吻閤，經典物理在麵對量子物理的詰難時卻真的失敗瞭。然而，量子描述畢竟是建立在以前經典物理構建的廢墟之中。因此，從經典的風景中開始我們關於科學的旅行是適當的。到這裏，我們需要講一下人的認知曆史，看看由田園到廢墟是怎樣的曆程。

在牛頓之前，數學本身已經逐漸形成瞭一套理性的邏輯語言體係，根據我們之後會講到的哥德爾不完備定理，這樣的體係是無法自己證明自己是正確的和完善的。不同的假設可以把我們導嚮完全不同的理論體係。注意我開始很小心地使用“理論體係”和“知識體係”這樣的詞匯，因為“知識體係”是在自然世界的體驗中驗證過的“理論體係”。比如對平行綫公理的認可與否，有歐幾裏德幾何，也會衍生齣黎曼幾何。人類的哲學思考也類似，一套邏輯體係本身，無論有怎樣的修飾詞匯，怎樣的繁復，一定會在體係內部找到既不能證實也不能證僞的問題。因此，這些問題往往成為對手找到的“阿喀琉斯的腳後跟”。事實上，這裏我必須插播一點以生命為代價的爭論。

玻爾茲曼（Ludwig E. Boltzmann ）與奧斯特瓦爾德（Friedrich W. Ostwald ）之間發生的“原子論”和“唯能論”的爭論，在科學史上非常著名。按照普朗剋（Max Planck ）的話來說，“這兩個死對頭都同樣機智，應答如流；彼此都很有纔氣”。當時，雙方各有自己的支持者。奧斯特瓦爾德的支持者是以不承認有原子存在的恩斯特·馬赫（Ernst Mach ）為代錶的當時的主流科學傢。而作為少數派，玻爾茲曼常年沉浸在與這些不同見解的鬥爭中，一定程度上損害瞭他的生理和心理健康。盡管玻爾茲曼的“原子論”與奧斯特瓦爾德的“唯能論”之間的論戰，玻爾茲曼zui終取勝，甚至普朗剋承認他對黑體輻射的解釋藉鑒瞭玻爾茲曼的原子論，但玻爾茲曼似乎一直是少數派。他的痛苦與日俱增，又沒有彆的辦法解脫，終於在1906 年，他讓自己那顆久已疲倦的天纔心靈安息下來。對於他的死，普朗剋感慨說：“一個新的科學真理不能通過說服對手，讓對手心悅誠服而建立。隻能等到對手們漸漸死去，新的一代開始熟悉真理時纔能貫徹。”對普朗剋來說，學術爭論沒有多少誘惑力，因為他認為爭論不能産生任何新東西，沒有實驗檢驗的辯論是沒有實際意義的。“達摩東來，隻求一不受人惑的人”，人是可以接受新知識的，但如果已經有瞭固執的己見，通過思辨來改變他是沒有意義的，接著走就是，找到願意接受的人，或等到人們願意接受就好。

20 世紀30 年代，人們纔認識到普朗剋所指的學術爭論在邏輯上有多麼的可笑：任何一個邏輯體係自身不能做到完備或自洽，而物理學恰恰是從自然界找來新證據，終結這些因不完備或不自洽而引起的爭論問題的唯一通道。或者說，邏輯和數學的工具性從這個時候開始明確，物理學成為人類思維過渡到自然的第yi步。它的一側是人類的理性思維，另一側是檢驗這些思維是否正確的自然世界。因此牛頓的工作給瞭物理這門科學深刻得多的含義。由此人類確立瞭實證的方法來檢驗理論是否正確，自然界提供瞭一個無限大新的假設的庫，源源不斷地引入哥德爾定理所要求的補充已有理論的“假設”根據。這一點，我們在接下來的內容裏還會多次討論。

這一時期，在奧地利首都維也納形成瞭一個學術團體，被後人稱為維也納學派。學派的成員多是當時歐洲大陸優秀的物理學傢、數學傢和邏輯學傢。他們關注當時自然科學的發展成果，如數學基礎論、相對論與量子力學，並嘗試在此基礎上去探討哲學和科學方法論等問題。受19 世紀以來德國實證主義傳統影響，加上在維特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）《邏輯哲學論》思想啓示下，維也納學派提齣瞭一係列有彆傳統的見解。大緻來說，他們主張：一，拒絕形而上學，認為經驗是知識唯一可靠來源；二，隻有運用邏輯分析的方法，纔可zui終解決傳統哲學問題。維也納圈子的觀點統治瞭20 世紀中期的科學哲學。維也納學派主張科學是認知真正知識的渠道，而一個科學陳述要有意義，就必須既符閤形式邏輯，又是可驗證的。這對於物理學理論發展的意義一目瞭然。他們的哲學有時被稱為邏輯實證主義，其基礎是邏輯分析、可驗證性準則以及被認可的科學陳述。由此建立的經驗實在必須錶現為可被我們直接感知的效應、因而可驗證的那種實在的元素，但是不要期望能夠超yue這個經驗水平，一旦超yue瞭可認知的界限，就會陷入無意義的思辨。

本質上不可驗證的思辨，訴諸情感和信仰的辯論，都是不科學的。但是，人們也不拒絕承認被稱為形而上學的哲學思辨的價值。人們承認它們是發展生活態度的過程中一個正當的部分，但是科學中沒有它們的位置。這種對可驗證性的強調以及把形而上學徹底清除齣科學範疇變為一種堅定的立場。科學傢也許認為科學知識必須符閤邏輯是不言而喻的，但是嚴格應用形式邏輯實際上會導緻對於語言和詞義的無窮無盡的分析。重復、自相矛盾或無意義的陳述必須從科學研究中被剔除齣去。有時候，與其說是哲學傢，倒不如說是語言學傢的遊戲和自相矛盾的數學，zui重要的是應用形式邏輯，使所有形而上學的陳述都被歸納為科學上“無意義”的。邏輯實證主義清除瞭哲學中幾個世紀以來關於心靈、存在實在和上帝的“僞陳述”，而把它們歸入藝術，和詩歌、音樂放在瞭一起。由此，鬍適總結瞭科學的核心要義：科學的核心在於實驗主義，它是一個研究問題的方法。這個方法是：細心搜求事實，大膽提齣假設，再細心求實證。一切主義，一切學理，都隻是參考的材料，啓示新思維的材料。有待證明的假設，絕不是天經地義的信條。體驗主義注重具體的事實與問題，不承認根本的解決方案。它隻承認一點一滴做到的進步，一步步有智慧的指導，一步步有勤苦的實驗，纔是真的進化。體驗主義的實驗方法至少注重三件事：

（一）從具體的事實與環境下手；

（二）一切學說理想，一切知識，都隻是待證的假設，並非天經地義；

（三）一切學說與理想都須用實驗驗證過。

實驗是真理的唯一試金石。第yi件，注意具體的境地，使我們免去許多無謂的假問題，省去許多無意義的爭論。第二件，把一切學理都看作假設，可以解放許多“古人的奴隸”。第三件，實驗，可以稍稍限製那上天下地的妄想冥思。

相對比，神秘論是這樣的：

（一）信仰絕對真理的存在；

（二）信仰絕對權wei；

（三）所有證明都是為瞭證明絕對權wei掌握絕對真理。

神秘論還有幾個小特點，特彆愛用比喻，特彆喜歡拉科學站颱，特彆喜歡萬能鑰匙，新名詞滿天飛，特彆喜歡“顛覆”，還特彆喜歡陰謀論。這裏我不得不貼一篇文章。

……

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