几岁可以学习量子物理？诺奖得主如是说 | 墨子沙龙

不正经采访第二期更新了！本期嘉宾：Serge Haroche（塞尔日·阿罗什），法兰西公学院名誉教授、2012年诺贝尔物理学奖得主。他由于在实验中“操控和测量单个光子”而获奖。阿罗什做到了薛定谔认为不可能实现的事情——操控单个光子、原子。我们一起来听听大佬眼中的量子世界。

Q：请您向观众介绍一下自己以及您的研究领域。

A：我是塞尔日·哈罗什。我是法兰西公学院的名誉教授，这是法国历史悠久的学术机构。我的研究方向是量子光学和原子物理学，我用光来操纵原子，尝试理解量子物理学的基本原理，并发展一些可能的应用。

Q：您为什么选择成为实验物理学家而不是理论物理学家呢？

A：因为我喜欢数学，然而我又觉得自己的想象力不够丰富，可能无法在数学领域取得创新，这时，我发现物理是表达数学，数学是理解物质世界的绝佳基础。物理学相比数学更容易，通过实验来展现物理学与数学之间的关联也非常具有挑战性。

Q：您能用几句话概述一下量子物理吗？您认为是什么让量子物理学如此奇妙又神秘呢？

A：量子物理是一门解释微观世界的运行机制的物理学，这里所指的微观世界包括原子、分子尺度，尤其是光子尺度。量子物理学的奇妙之处在于它不遵循我们对经典世界的直觉。在量子物理学中，我们能观察到很多不会在经典世界中发生的现象。例如粒子可以同时出现在多个轨道上，这就是量子叠加原理。另外，两个相距非常遥远的系统，能够以纠缠的方式相互影响，我们也无法使用经典物理概念来解释这一现象。

Q：普通人几岁可以开始学习量子力学？

A：通常高中毕业后进入大学时，就会接触到第一堂量子物理学课。我觉得大概在18到20岁。

Q：爱因斯坦曾表示发现相对论的等效原理是他一生最快乐的想法，那么您的最快乐的想法是什么？

A：我认为最快乐的想法，是我发现我们的实验能够非破坏性地探测光子。爱因斯坦发现的光电效应表明：要探测光子，必须先破坏它们，将它们转变成电子。而我们的方法能够以更温和的非破坏性方式来探测光子，这为量子信息科学的发展开辟了新的视角。

Q：在我们的科研生涯中，天赋、运气和努力，哪个因素更重要？

A：需要三者相结合。你需要努力开展大量研究，当你做不出成果的时候，不轻易灰心丧气；当你走错方向时，你必须能纠正自己；当然，你还需要一些运气。

Q：您能为正努力追求科研生涯的年轻博士生们提供一些建议吗？

A：我认为我不必给出建议，因为如果他们已经走在科研道路上了，他们就会知道为什么。我认为你必须热爱科研；还要有好奇心，你必须想要去理解世界；敢于冒险，为获取更多知识做出贡献。这其实很困难，因为在你之前，前辈们已经积累了大量知识。所以不必因此望而生畏，只要明白你需要在一个非常具体的领域做出贡献。不要试图掌握所有知识，否则你会被知识淹没。

Q：您在刚刚的回答中提到了需要有好奇心，那么如何保持好奇心？

A：我想如果你对人们所做的事情保持开放态度，你就能保持好奇心。比如说，我在量子物理学的一个非常具体的领域内做研究，但我也对天体物理学和天文学很感兴趣，例如现在对系外行星的探索，我想这是一个非常迷人的领域。我对物理学的所有领域，甚至科学的所有领域都很好奇。我还认为现在对大脑展开的研究，例如大脑的神经生物学，也是很棒的研究领域。所以我们有很多理由来保持好奇心。

Q：您希望您的孩子未来也成为科学家吗？

A：其实我并不想限制他们，我觉得只要他们热爱科学，自然会成为科学家。我有一个孙女非常擅长数学，也许她以后会成为科研人员。但是我不确定，因为未来是开放的。

Q：您认为互联网的出现对科学传播是利大于弊还是弊大于利？

A：互联网带来了很多好处，它让人们之间的沟通更方便了。网络能储存大量数据以便你随时获取，例如：现在我们不必再去图书馆了，我们拥有很棒的线上图书馆。当然，它也有坏处：年轻人会被网络中铺天盖地的信息淹没，这些信息不受管控，甚至可能是假消息。互联网也会被不当使用，所以就像物理学发展出的其他工具一样，如何使用工具是非常重要的。

Q：我们注意到您的新书《光的探索：从伽利略望远镜到奇异量子世界》即将在中国出版，这是一本很有启迪性，而且洞见深刻的著作。那么如何理解光在我们观测和理解宇宙过程中发挥的作用？

A：当然，光发挥着关键作用。我们从外界以及宇宙中接收到的几乎所有信息都来自于光，这是个很吸引人的主题。人类一直都对光很着迷，在科学萌芽之前很久，围绕光就诞生了各种神话传说、宗教、政治和哲学思想。但我在这本书中关注的是光的科学史，我想向读者展示光的各种发现如何促进了科学方法的构建，总是在观测、实验、构建理论模型之间不断演进，理论模型又要接受新实验的检验，整个过程形成一个闭环，这也是所有现代科学的基础。而光的科学史很好地展示了这一过程。通过研究这段历史，你还能接触到大量对光有兴趣的伟大思想。而这些探索从17世纪就开始了，我就是从伽利略写起的。实际上，爱因斯坦一生最快乐的想法，也就是等效原理，就源自伽利略。这本书从伽利略写起，一路发展至爱因斯坦，再延续到现代物理学家。所以，这既是一部传奇冒险，也是一段漫长历史，我认为非常吸引人。

Q：您最近主要关注什么科学议题呢？

A：有一些实际的、科学的议题，比如由于气候变化，我们的地球正面临的能源危机。所有这些问题只能通过科学手段解决，科学在其中发挥着双重作用。一方面，通过测量，科学能够帮助我们诊断问题在哪，以及如何纠正；另一方面，科学为我们提供了技术工具来解决这些问题。因此在实际层面，科学非常重要。但我认为科学在基础层面也很重要。关于宇宙，我们还有很多未知，比如：引力和量子物理之间的关联？暗物质是什么？暗能量又是什么？黑洞的物理学究竟是怎样的？这些基础问题仍有待解决。我刚才还提到了系外行星的探索，因为这与寻找地球之外的智慧生命息息相关。哪怕基础研究还没有转化成实际应用，但探索本身对人类来说就已经无比深刻，趣味十足。所以，我关注很多问题。虽然我刚刚只谈到了物理相关的问题，但在生物学、神经科学领域，也还有很多课题悬而未决，值得继续研究。本文2023年11月24日发表于微信公众号 墨子沙龙 （几岁可以学习量子物理？诺奖得主如是说），风云之声获授权转载。

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