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上海書評︱?qū)O珷:誰說給孩子講量子力學(xué),一定要懂了

孫珷
2017-02-20 16:14
來源:澎湃新聞
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寫書評往往費(fèi)力不討好,所以偷懶的作者假裝讀完了書,而只談自己知道的與書本身無關(guān)的內(nèi)容,用這種方法甚至可以給虛構(gòu)的書寫書評;如果不幸真的讀完了書,另一種偷懶的辦法是復(fù)述原書中的內(nèi)容,裝作是自己的見解和知識,這樣的書評興許還有替讀者節(jié)省精力的價(jià)值。

李淼《給孩子講量子力學(xué)》

我想評論李淼的新作《給孩子講量子力學(xué)》時(shí),發(fā)覺這兩種偷懶的辦法都不好使了,因?yàn)闀钠绱酥蹋绻驹跁攴啠€沒結(jié)賬就能讀完,連找把椅子都不需要。雖不是故意的,我還是真的讀完了,但復(fù)述概括的辦法也不行,因?yàn)檫@本書已經(jīng)惜墨如金,實(shí)在沒有必要再重復(fù)一遍。

另外,我是網(wǎng)購的,這里有必要建議實(shí)體書店,不要允許顧客拆封膜,正面朝上堆放,讓寫著“馬云、徐小平、羅振宇”的廣告語對著顧客就行。當(dāng)然還有劉慈欣的推薦,我是沒有看到具體推薦語,因此不能說明什么,畢竟李淼之前出了《〈三體〉中的物理學(xué)》。

李淼《〈三體〉中的物理學(xué)》

我買這本書,是因?yàn)槔铐底约旱耐扑],他在澎湃問吧上說:“不要老是妄自菲薄,覺得連外國的月亮都比中國的圓。我相信《給孩子講量子力學(xué)》就不比《七堂極簡物理課》差。” 于是,先在網(wǎng)上看了目錄,一共四講,最后一講是“量子計(jì)算機(jī)和人類大腦”,我很好奇,因?yàn)殛P(guān)于量子計(jì)算機(jī)的中文科普很少,而且至今都沒有滿意的,達(dá)不到讓人弄懂的程度。

《七堂極簡物理課》

由于工作關(guān)系,我曾約請加州大學(xué)洛杉磯分校物理系的一位研究員寫量子計(jì)算的科普,他寫了不少量子密鑰分發(fā)技術(shù)(俗稱量子通信)的科普文章,影響很大,但他直言,雖然自己對量子信息理論和應(yīng)用有濃厚的興趣,但寫量子計(jì)算心里沒底,關(guān)鍵是自己沒有真懂。他讀了中英文的各種資料,都不滿意,也沒有信心超過這些文章。所以他說,“如果介紹量子計(jì)算機(jī)國外的動向還好一點(diǎn),科普就難寫了”。

量子計(jì)算機(jī)不僅是一個(gè)科技前沿的領(lǐng)域,有很多未解之謎,還是一個(gè)絕密的領(lǐng)域,因?yàn)樵诤吮M、密碼破譯等軍事領(lǐng)域的突出優(yōu)勢,研制量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)都是機(jī)密。新聞報(bào)道中,也有不少真真假假的內(nèi)容,比如俄羅斯媒體曾報(bào)道“中國學(xué)者基于金剛石建成世界首臺量子計(jì)算機(jī)”,但實(shí)際只是中科大杜江峰研究組的一項(xiàng)技術(shù)突破,想要真正建成量子計(jì)算機(jī)還任重道遠(yuǎn)。量子計(jì)算要產(chǎn)生相對于傳統(tǒng)計(jì)算的足夠優(yōu)勢,有效的邏輯比特?cái)?shù)目必須要大于三十,杜江峰研究組基于金剛石體系構(gòu)建的固態(tài)量子計(jì)算載體,雖然單比特門精度已經(jīng)滿足容錯(cuò)計(jì)算的需求,但要讓成百上千的邏輯比特都達(dá)到滿足容錯(cuò)計(jì)算的精度,系統(tǒng)擴(kuò)展難度非常大。

而谷歌的D-Wave則是業(yè)內(nèi)共知的炒作高手,它只是針對特定環(huán)節(jié),做特殊算法的量子退火機(jī),并不是真正通用的量子計(jì)算機(jī)。時(shí)至今日,真正的量子計(jì)算機(jī)怎么建,用什么建,是否能建出來,沒有人能講清楚。所以,看到李淼專門用一講的篇幅給九至十二歲的小學(xué)生講量子計(jì)算機(jī),我既好奇又期待,其實(shí)我的要求不高,哪怕小學(xué)生接受不了,我這樣受過數(shù)理專業(yè)高等教育、已經(jīng)讀了大量這方面科普資料的讀者,如果能有所啟發(fā),也就心滿意足了。

興沖沖翻到書的最后一講,結(jié)果是失望的,這部分內(nèi)容,并不能使讀者對量子計(jì)算機(jī)有實(shí)質(zhì)的理解。當(dāng)然,問題可能并不出在李淼的表述能力和科普寫作能力上。

他的寫作思路是很合理的,在上一講談到量子力學(xué)在半導(dǎo)體的應(yīng)用,在這一講繼續(xù)講量子力學(xué)用于制造二極管,進(jìn)而介紹經(jīng)典計(jì)算機(jī),再過渡到量子計(jì)算機(jī),最后談了談人類大腦是不是量子計(jì)算機(jī)的猜想。

他的講述方式也是生動的,這一講和全書別的部分一樣,用了很多歷史人物的軼聞趣事,這部分主要是圖靈、費(fèi)曼和薛定諤,總之就是講八卦,照顧了目標(biāo)讀者。

圖靈

他該打的比方,該舉的例子也都舉了。有些例子還很新,比如LIGO探測到引力波的最新進(jìn)展,以此說明激光的重要性,確實(shí)不錯(cuò)。

打比方也不容易,有些比方,你消化后是有益還是有害,那是另一回事了。比如所謂愛因斯坦關(guān)于美女與火爐的“相對論”,我認(rèn)為就是有害的,這類比方容易讓人滿足于偏差巨大的理解,而停止進(jìn)一步思考和追問。

李淼在澎湃回答網(wǎng)友問題時(shí),打過一個(gè)比方,物理圖像上更貼切一些:“有一對年輕的夫妻,妻子去美國生小孩,丈夫留在國內(nèi)工作。在孩子呱呱墜地的那一刻,丈夫就自動升級為父親,哪怕他當(dāng)時(shí)與妻子隔著萬水千山。換句話說,丈夫當(dāng)沒當(dāng)上父親,完全取決于妻子變沒變成母親,兩人之間存在著一種神秘的、不受時(shí)空阻隔的聯(lián)系。在微觀世界里,兩個(gè)或多個(gè)粒子之間也可能存在這種神秘的關(guān)聯(lián)。這種粒子間幽靈般的相互作用,就稱為量子糾纏。”

李淼在澎湃問吧

不過我還是不太欣賞這類東西,量子糾纏是愛因斯坦都不能接受的東西,難道你只用一個(gè)日常身邊的例子,就使之可以理解、可以接受了嗎?說得難聽一點(diǎn),這其實(shí)是庸俗化。當(dāng)然,好的科普也會打比方,關(guān)鍵在于打了比方,把讀者領(lǐng)進(jìn)門之后,還是要把關(guān)鍵問題講清楚。

寫法上,李淼沒有什么可以指摘的,那么,為什么和所有量子計(jì)算機(jī)的科普一樣,最后還是沒講清楚呢。注意,我不是說量子計(jì)算機(jī)怎么建這些不可能講清楚的問題,而是涉及原理的基本問題都沒有講清楚。

主要的原因是這本書的定位,他并沒有打算講清楚量子計(jì)算機(jī),就如整本書也沒有打算講清楚量子力學(xué),因?yàn)榻o孩子講清楚幾乎是不可能完成的任務(wù),當(dāng)然,這也是考驗(yàn)作者功力的地方,只是李淼沒有交出令人滿意的答卷。

我這么說是根據(jù)的,在占全書四分之一的量子計(jì)算機(jī)部分,實(shí)際講到量子計(jì)算機(jī)本身機(jī)制的,大概只有一兩頁的內(nèi)容。雖然為了這一兩頁,作者確實(shí)做了合理的準(zhǔn)備,要講量子計(jì)算機(jī)的主要元件——這個(gè)疊加態(tài)的“神奇開關(guān)”,作者先介紹了薛定諤的八卦,又講了“薛定諤的貓”。然而,“薛定諤的貓”這部分內(nèi)容是所有科普書都會寫到的,由于篇幅所限,作者的介紹也沒比百度百科強(qiáng)多少,如果你在別的地方看到過對“薛定諤的貓”的介紹,讀了李淼的書,該有的疑惑還是會有。

薛定諤

說到底,這么一個(gè)篇幅,是不能指望什么的。我想說,李淼這本書誠意不夠,從字?jǐn)?shù)上看就是如此。但他可以辯護(hù),這是寫給孩子看的,小學(xué)生的課本怎么能太厚呢?中國人寫教材比美國薄得多,一直是個(gè)傳統(tǒng),我個(gè)人是欣賞美國那種厚厚的科學(xué)教材,把問題講清楚才是真正的減負(fù)。科普讀物和教材不同,但要我說,給小學(xué)生寫的科普讀物,方法也是有很多。

你可以虛構(gòu)一個(gè)故事,用文學(xué)的方式表達(dá),科學(xué)原理融入其中,比如像張遠(yuǎn)南寫的數(shù)學(xué)故事,伽莫夫?qū)懙奈锢硎澜缙嬗鲇洝D莻€(gè)原創(chuàng)的文學(xué)部分,是你施展自己良心和誠意的地方,而不是現(xiàn)在這樣,名義上是講義的正規(guī)形式,內(nèi)容上卻沒有任何新意,大部分例子網(wǎng)上一搜都能查到。

李淼還可以寫成一本量子力學(xué)中的科學(xué)難題,把那些最深奧、最奇妙的未解之謎羅列介紹一下,喚起小學(xué)生的求知欲和好奇心。這樣單一的目標(biāo),容易在較少的篇幅里處理,現(xiàn)在又講歷史、又講原理、還要講應(yīng)用,篇幅又控制成這樣,當(dāng)然哪一點(diǎn)都做不好。李淼目前這本書,我個(gè)人覺得第二講“物質(zhì)為何能保持穩(wěn)定”相對出色一點(diǎn),可能也是因?yàn)橹黝}集中,線索清晰。

曹天元《量子物理史話》

對量子力學(xué)感興趣的讀者,如果不愿讀基本的教材,要尋找合適的科普入門讀物,就歷史部分來說,我更推薦曹天元的《量子物理史話》,了解鬼魅般的量子糾纏可以看張?zhí)烊氐摹妒兰o(jì)幽靈》一書,回顧量子力學(xué)對半導(dǎo)體發(fā)展的影響可以看張?zhí)烊氐摹峨娮樱娮樱≌l來拯救摩爾定律? 》,關(guān)于玻爾與愛因斯坦的EPR爭論可以看盧昌海的《紀(jì)念戈革——兼論對應(yīng)原理、互補(bǔ)原理及 EPR 等》一文,如果對量子計(jì)算機(jī)有興趣,建議搜一下郭光燦院士的幾篇文章,如在“紀(jì)念HPC@CAS20周年學(xué)術(shù)研討會”上的報(bào)告,或者戴維·多伊奇的科普著作《真實(shí)世界的脈絡(luò)》和《無窮的開始》,有中譯本。

張?zhí)烊亍妒兰o(jì)幽靈》

我要特別推薦一本書,《10000個(gè)科學(xué)難題·物理學(xué)卷》,李淼也是撰稿人之一,不過他寫的不是量子力學(xué)的內(nèi)容。此書集合了國內(nèi)活躍在物理科研一線的許多著名學(xué)者,撰稿人陣容非常強(qiáng)大,里面有郭光燦對量子計(jì)算機(jī)的綜述文章,當(dāng)然還有量子力學(xué)的其它應(yīng)用,以及物理學(xué)其他領(lǐng)域方方面面問題的綜述文章,這是一本非常有價(jià)值的科普讀物,是集中力量辦大事的成果。

《10000個(gè)科學(xué)難題·物理學(xué)卷》

比如,書中有篇文章介紹了牛頓萬有引力定律(反平方定律)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),很少有科普書會把這種經(jīng)典的內(nèi)容列入未解的“科學(xué)難題”,而這篇文章告訴讀者人類對引力的認(rèn)識還很落后、很有限。順便一提,國外學(xué)者的一本類似的書《21世紀(jì)新物理學(xué)》也有中譯本,同樣是由專家對前沿領(lǐng)域做科普性質(zhì)的綜述。

好的科普不是灌輸知識,一提科學(xué),不等于就要高高在上講一些確定無疑的東西,科普的目標(biāo)是喚起好奇心,激發(fā)求知欲。中國是否要建設(shè)下一代高能對撞機(jī),近期的這場爭論具有兩個(gè)貌似有違科普的特點(diǎn):非常專業(yè)、不易下定論,但這確實(shí)是一次非常重要的科普,通過媒體取得了巨大的輿論反響。

歐洲核研究組織大型強(qiáng)子對撞機(jī)

在更前沿的量子物理世界,未解之謎就更多了,許多科學(xué)大師都留下了著名的爭論,有太多素材可以為科普作家發(fā)揮。

黃祖洽在《現(xiàn)代物理學(xué)前沿選講》的開頭說,1947、1948年的時(shí)候,他還在清華念書,課余曾給工人夜校的青年工人講過一點(diǎn)科學(xué)知識,有幾次談到了關(guān)于物質(zhì)組成和運(yùn)動的問題,他看工人提問興趣挺廣,就談了一些有關(guān)相對論和宇宙起源的,當(dāng)時(shí)算相當(dāng)前沿的物理知識,他們好像也可以理解。因此他說,這種前沿問題可以在任何水平上來討論,重要的是要了解“我們今天已經(jīng)從物理上解答了多少?還有些什么問題需要我們繼續(xù)努力去尋求解答?”就這個(gè)目標(biāo)來說,李淼這本書沒有很好回答后一個(gè)問題,沒有讓人鳥瞰到物理學(xué)大荒原開墾過和未開墾到的全貌,而是急于用通俗語言分享他的知識,這也讓他對前一個(gè)問題的回答,顯得讓人似懂非懂。

總之,李淼選擇了一個(gè)最大的標(biāo)題,最有野心的目標(biāo),卻用了最簡單偷懶的做法。

這里面可能也有商業(yè)操作的原因,不能歸咎于作者個(gè)人。既然扎克伯格給女兒讀嬰兒版量子力學(xué),那么中國也需要一本這樣的書,或許更高階一些,至于達(dá)到了什么目標(biāo),并不需要更多思考和理由。物理學(xué)的世紀(jì)已經(jīng)過去了,在互聯(lián)網(wǎng)的世紀(jì),游戲規(guī)則就是這樣,誰關(guān)心物理學(xué)的感受呢?

當(dāng)然,物理學(xué)家希望扎克伯格、馬云他們這些互聯(lián)網(wǎng)商人對量子力學(xué)感興趣。

IBM在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域深耕多年,谷歌從2014年起一直致力于利用超導(dǎo)量子電路實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算,2015年英特爾也成了量子計(jì)算機(jī)賽場中殺出的黑馬,在超純硅片上構(gòu)建了多位的量子比特模塊。

國內(nèi)已有許多科研單位在努力,除了之前提到的中科大杜江峰研究組的成果,清華大學(xué)正在研究離子和核自旋的量子計(jì)算;國防科大和中科院武漢物理數(shù)學(xué)所正在研究離子系統(tǒng)的量子計(jì)算;南京大學(xué)正在研究基于超導(dǎo)材料的量子計(jì)算。

馬云當(dāng)然沒有干看著,2015年,中科院與阿里巴巴合作成立了亞洲首個(gè)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室,阿里巴巴還是“中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”的首批發(fā)起單位。

中科院與阿里巴巴合作成立亞洲首個(gè)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室

可見,馬云需要李淼的“私享課”,中國的孩子確實(shí)也需要一本這樣的書,從互聯(lián)網(wǎng)思維看,這叫戰(zhàn)略布局,至于書的內(nèi)容,雖然可以做得更好,但好像也不那么重要了,有了扎克伯格的榜樣在前,誰說給孩子講量子力學(xué),一定要懂了?

    校對:余承君
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