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钱旭红院士:量子思维 道法自然

The following article is from 上海管理科学 Author 钱旭红

  编者按  

福兔迎春,恭贺新喜。在农历新年第一天,我们分享华东师范大学校长钱旭红院士演讲《量子思维 道法自然》的文字版,开启新年的思想交流,鼓励广大读者激发个体能量,以新思维开新局。

中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红在2022年12月17日中国管理科学领域的年度盛会——“上海管理科学论坛2022”上发表了题为《量子思维 道法自然》的开幕主旨演讲。本次论坛以“不确定环境下的管理”为主题,以“最前沿、最包容、最务实、最开放”为特色,来自华东师范大学、复旦大学、上海科技大学和上海交通大学和中欧国际工商学院的重磅嘉宾作了专题演讲。以下为钱旭红院士演讲内容精编,以飨读者。

  量子思维 道法自然

钱旭红

华东师范大学校长  中国工程院院士

我的标题是“量子思维 道法自然”,这个报告今天是第101版,十年前2012年10月13日我做了第一版,12月曾经在英国女王大学做过第二版,这个题目就表明我会把量子思维和老子思维为代表的内容融合在一起讲。

第一个问题,与静坐冥想有关

三十年前,人们提到冥想可能会认为这是封建迷信。今天现代科学已经证明这是一种非常好的身心训练。被称为哈佛大学最受欢迎的选修课《幸福的方法》就专门介绍了冥想。国外大学有专门的冥想中心,现代科学有诸多研究致力于解释静坐冥想的神奇作用。在华东师大,一个闲置露台和灰色空间,我们对它进行了改造,希望化腐朽为神奇,化虚无为实有,现已经变成受师生欢迎的身心训练场所,用于静坐冥想。

静坐冥想可以从物质层面改善人的大脑、心肺、神经和核酸分子功能;同样对人们的精神状态,比如注意力和创造力也有积极影响,能够缓解人们情绪。此外,冥想还能大范围激活免疫,防止新冠等相关疾病。如果感兴趣,大家可以去查阅美国科学院院刊去年发表的学术论文和研究报告。

第二个问题,与量子思维有关

过去数百年,经典力学获得了巨大的成功。整个经典力学是一种肉眼可观察的惯性思维,它把一切看成机器,相互之间是独立的,除了相邻以外都是不关联的。它认为“部分之和等于整体”,它可以预测一万年前的今天是不是日偏食,一万年后的今天是不是日全食,所以它看到一切都像钟表一样精确的运行着。这样的理论使得我们有了蒸汽机、火车、汽车、飞机等等,但是这些都是机械性的,当时没有电子概念和设备,还没有进入低版本的量子时代。

大概在一百多年前,20世纪几个重要的时间节点,1900年,1920年,1980年,石破天惊的量子力学理论诞生了,人类进入了低版本的量子时代。量子力学强调的是吃不准和不确定,它的基本前提是“整体永远大于部分之和”,它告诉我们非直觉非惯性思维。量子理论认为这个世界是波粒二象性,是存在量子纠缠的。我们常常用一个词叫“云”,我问别人你说商务云、政务云、云技术、教育云,云从哪里来?这是来自电子云,电子云什么样?它和我们以前经典思维认为的明晰的轨道是没有关系的,他告诉大家电子有一定概率性,有的地方高有的地方低,说它像风也可能像雨也可能像云,这种感觉没有办法用轨道来描述,只有可能出现过的痕迹,所以它被称为云。这样的理论产生以后,给我们带来今天所熟知的激光、超导、收音机、电视、电脑、手机、网络、医药研发等等。

量子到底是什么?量子是指一种能量现象,它是一种波粒子,它既不是粒子也不是波,它既是粒子又是波,是非常新奇的现象。比如当量子穿过双缝时会呈现波粒性,它本身就有波纹,但是平常看不出,经过双缝你会感知它是波,事实它又是一个粒子。推荐大家看一本书,《神秘的量子生命》,这本书被称为量子生物学的奠基作,这本书告诉大家物质世界是从无到有,在无序中诞生有序。生命世界是有序中诞生有序,比如DNA,DNA总的重量占生命的重量是很小的,但是它几乎控制了全部的运转,但是那个时候人们根本不知道DNA的大概功能和结构,但是薛定谔从他对量子理论的理解给出了方向,从而使得沃森和克里克发现了DNA的结构,并于1957年获得诺贝尔奖。它告诉大家这个世界的“道”,就是量子法则加上退化后的量子法则,“退化后的量子法则”就是以统计学和牛顿力学为代表的经典思维方式,也就是说我们所熟知的世界仅仅只是个特例,不确定性是通则,确定性是特例。薛定谔方程可以导出牛顿方程,但是牛顿方程导不出薛定谔方程。

我们每个人每天都游走在量子与经典的临界处,所以我们常常在事物判断、心理状态上会有不确定性,而且很多的整体性会有多态叠加,我们的眼睛感受的是光量子,耳朵听到的是经典的声波,我们的嘴巴,我们的味觉,有的一部分是经典,一部分是量子,但是我们以前从来不知道,我们以为一切都是按照我们经典传统科学方式描述的那样。所谓量子状态就是不确定、叠加、纠缠,详细讲就是纠缠不清,亦此亦彼,摇摆不定,相互重叠,这种状态我们每个人都会经历,可是我们从来不知道用什么方式描述。

比如人,每个人都是不同、甚至无数角色的叠加态,如某位女士既是儿媳又是女儿,既是领导又是下属,既是妻子又是妈妈,等等,在特定人的眼中,她成为特定的角色;在没有与特定的人见面或者联系时,她具有无限角色的可能,角色处于不确定的状态,甚至纠缠状态。如此,就会出现不同的人对该女士给出不同的评价,因为她与这些人的相互关系不同、相互作用力的大小或者纠缠不同(作用力不为零)。这情况非常类似于量子世界影响测量和评价的叠加、不确定、纠缠等特征很类似…。所以,什么叫世界?量子思维告诉我们,世界就是观察者加上被观察者,在加上它们之间的相互作用关系所组成的,但是过去把相互作用忽略了。

所谓主体和客体是不可分割的,量子思维就很明显的告诉我们这一点,不能小看我们的观察,我们的观察虽然是一种微扰,但是它可以改变世界。过去传统的认知认为世界等于主观意识加上客观世界,今天量子思维告诉我们这个错了,这个世界不可能进行简单的一分为二,不可以进行主观客观的简单分割,它告诉我们真正的世界是有无限可能性,当被识别微扰时,它的叠加态会迸发转变成你看到的现实世界,而现实世界不代表全部真实的世界,仅仅是世界的幻象甚至百万分之一。没有量子力学之前,康德就讲过,理性就是把世界对象化,淡忘了我们恰在其中,你根本无法真正对象化,理性本身存在缺陷。当我们把自己当成主观,其他当成客观时,世界就被人为地被割裂了,所以看到的就不是真实的,但是过去我们常常认为这叫理性,而这种理性本身就有缺陷。有人问我,如何没有缺陷?当一个人有感性思维,有理性思维,有灵性思维,它的判断更接近于智慧。主客体不可分割这种思想不是今天才存在的,我们回顾一下,看看今天的量子论是怎么讲,光是波,也是粒子,光不是波也不是粒子,光仅仅是光量子,大部分教科书只讲第一句话,第二句第三句的层次没有讲到,因为很多人是站在经典思维的牢笼中描述量子世界。

倒退一千年前,我们中国那时候没有量子论,也没有相应的量子实验,但是我们祖先禅修中,就出现了这么一句话:“见山是山,见水是水;见山不是山,见水不是水;见山还是山,见水还是水”。虽然“山”和“水都是同一个词,但是在不同段落中它的层次、境界、维度是完全不一样的,到最后层次是最高的,最包容的,最全面的。如果倒退2500年,再看看老子怎么说,更能感知它的整体性、不确定性和多样性:道,可道,非常道;名,可名,非常名。过去所说的“仁者见仁、智者见智”,主客体整体关联、不可分割,确实是世界的真实存在状态。

如果大家希望全面的理解和把控自我和世界,可以看一些有关量子思维的书,2015年《新发现》,欧洲第一人文杂志,专题介绍了量子思维,当时就说在全世界当时具有这种思维方式的人不会超过两位数,当然现在已经相当多了。如果大家从事经济学、管理学,推荐大家读《量子领导者》,它告诉大家,经典思维说这个世界有你没你一个样,但量子思维告诉大家,世界因你而不同,因为你和这个世界有相互作用,这种作用有时候非常强,有时候很弱,但是毫无疑问存在相互作用,而你以前对此没有感知。如果大家从事社会科学,建议大家看《量子思维与社会科学》,有大量有关量子论的量子管理书籍都是超出自然科学技术以外的,都是偏人文社科。如果比较一下经典思维与量子思维的差异,分别体现在原子论/整体论、决定论/非决定论、还原论/涌现性和自组织、一个是非此即彼/一个是兼容并包、一个是主客体分割/一个告诉你参与者的世界。

有一个专门英文词,直译叫“社会激光”,我鼓励翻成社会激射,其指失去个性和独立性的个体相互激荡变成破坏力或者建设力巨大的群体,如同激光产生的机制和效果。量子论可以非常好地解释了社会群众运动的产生机制。大家都很惊奇,马斯克这个人为什么具有创造性,他自己告诉大家他应用的是第一性原理,第一性原理不是很新奇的概念,我们中国有老子,老子的“道”就是第一原理,亚里士多德告诉大家所谓第一性原理就是不可违反的公理。马斯克是从量子论获得了启发,应该是从量子物理和量子化学获得第一性原理的操作启示,即从头计算法,其特点不使用任何人为的经验参数,一切从宇宙参数出发,比如说光的速度是多少,电子的重量是多少,一个原子中含有多少电子,多少中子、质子等等,从而进行计算,获得这个世界多样的可能性,然后进行判断和选择。因此它的特点是跳出现有的思维牢笼和路径依赖,把一切问题首先回复到原初最原点,由原点重新出发,如此就有未来多种可能性,进而通过某些自主选择而实现流程再造,其不违反并严格遵从第一原理,所以常常能做出石破天惊的事情。

量子与金融也有关联。索罗斯的基金会曾经起名量子基金会,但是很少有人知道为什么起名量子基金会,事实上他有非常深刻的理解,他已经看到经典世界中存在的种种缺陷,人们在规律理解方面的缺陷,因此留下太多破绽,这种破绽可以使他超出常人把握的机会,所以他1992年击垮了英格兰银行,1997年血洗东南亚,我们中国工商银行在把量子技术应用于随机的密码校验,从而提高安全系数。

在我们华东师大,首席技术官学院的执行院长何佳讯教授专门建立了一套量子思维的量表,并且经过长期的应用和认证,发现具有相当高的可靠性和稳定性,它主要分成五个维度考察,大家感兴趣可以跟他联系。

这里特别介绍一下量子思维对理解中文的重要意义,中文是压缩比最低的语言,中文也是信息熵最高的语言,在联合国宪章中中文版永远是最薄的。中文的本真判断具有非常多的含义判断包括了前后文和语境,与特定的语境关联后,只剩下一个精确含义,这就是中文的魅力。在过去机械打字机时代,中文几乎是最慢最难的,而在电脑打字机时代,中文输入是所有语言文字中最快的,五笔或者拼音可以产生无数个叠加的多可能性词组,然后再输入者的干预微扰的点击选择下,确定保留唯一的词组。中文将模糊性和精确性同时发挥到了几乎所有语言文字的最极致。经典思维垄断的时代,中文遭遇许多不幸,好在没有被牺牲掉…。中文保留了中国人独特的思维方式,在经济发展和科教兴国政策下,也使得我们国家在今天量子竞赛中处于第一方阵。过去一百年量子学说颠覆了自然科学技术,未来的一百年,量子学说可能颠覆人文社会科学。对于每个人而言,要尊重但是不要偏执于量子或经典,因为这两种思维都需要,经典境界告诉你分界、机械、惯性、割裂、波动、计划乃至于实行全知全能的计划经济,量子境界告诉你这个世界是无界、整体、多向、互动、不确定,这两种思维产生两种世界观影响经济社会和教育。

经典教育是要对不同的人,但是要用同一个教育模式,同一个老师,同一时间上课,同一时间下课,同一个考核模式,用标准化、格式化的工业流水线,培养出可以替代的工具人;而量子教育讲,不同的人应该在不同时间上课不同时间下课,用不同老师不同培养模式,不同的考核方式,培养成不可替代的英才。过去的机械分割的思维方式给我们造成的严重的生态问题和社会问题,我们一定要用量子思维才能实现“大制无割”的绿色发展、智能发展。

第三部分关于无为善为

很多人知道和圣经齐名的《道德经》,《道德经》和量子物理有非常强的相近性。《道德经》中有一些关于二象性、叠加、纠缠、不确定性、不可分割性的描述,其中最典型的描述在第67章,这里相当于暗示了量子的状态,《道德经》为什么难懂?因为它是有多重状态叠加犹如“无”“有”二象性一样。

老子在2500多年前就发现了“无”的重要意义,然而近代科学才刚刚发现,才知道这个世界是由奇点产生大爆炸形成的世界。在老子学说中“无”具有重要意义,特别是“无为”,结果很多人把它说成放任自由、无为而治。而他的“无为”含义是让道去为,无为无不为,无为无不治。

他是强调“无”对世界的重要意义,因为我们能够感知的世界不会超过5%,而95%是暗物质和暗能量。我们只有以出世的精神,以“无”或者“无欲”去观大道之妙,做好入世的事情,以“有”或者“有欲”以观大道的端倪。“无为”告诉你四两拨千斤,以最小的投入获得最大产出,顺道而为,以德配天,微扰微耗永续,它强调的是治世治身、为人做事的方式,如以弱胜强,以柔胜刚,大制无割,善行无迹,善建者不拔,无有入无间,天网恢恢、疏而不漏,这些寓意照片列在这,就不一一详述了。老子的生态理念远早于现代人,更重要的是他的很多思想,比如大制无割,自然界的蜜蜂筑巢、今天3D打印就体现了“大制无割”的真正含义。

Sharpless今年第二次获得诺贝尔奖,在这个演讲报告第99版之前我所写都是他可能第二次获诺贝尔奖,他是精通《道德经》的人。他首次获得诺贝尔奖是2001年,那时候他转变学术方向,开始每天读一小时《道德经》,二十年后八十岁第二次获得诺贝尔奖。他的英文名字,让我们敬佩他的父亲是有文化的人,如果翻译成中文,就是非锐、无锋、守拙,这是非常有老子哲学意义的名字。他最喜欢的词是“有之以为利,无之以为用”。已经存在的只能给你带来便利,只有没有用的才是最有价值最有用的。

最后谈一下超限跃迁

我们要重视量子思维、老子思维。我们的学校教育中太多限于知识点,而忘记思维和精神。西方是把一切看成是粒子态,东方则是波动态,这两种态形成两套体系,大英百科代表着西方的学说传到今天,成为世界的主导,它是分解还原的,它是粒子性。而中国是整体性的,有其独到的价值。两个知识体系所用逻辑不一样,我们逻辑更多是辩证逻辑,西方是形式逻辑为主,古代影响我们国人的主要是缺乏形式逻辑。这两大知识体系的分割方式都是有价值的,但是都是不全面的,让它们融合在一起才能获得更全面的知识体系,所以我们需要进入第三境界,这个境界是把“粒子分离性”和“波动的整体性”融合在一起形成“波粒二象性”的知识体系,如此我们才能实现毛泽东在1956年所讲的“中华民族应当对人类有较大的贡献”。

具体而言,我们需要进行融合,这种融合至少是科学和艺术的融合甚至与工程的融合,在“超限制造”上海市重大专项中,我们把量子光物理、微纳结构、化学工程、制药工程、流动化学等多学科进行融合,发挥它的整体性,把经典技术和量子技术融合在一起,希望创造掌上工厂,改变今天的产业形态。

在融合中,我们需要培养马克思强调的“全面而自由发展的人”,超越知识点、超越技能力,面向全人培养或者培养英才,强化四个思维的训练培养。形象思维和逻辑思维、批判性思维和创造性思维像DNA四个碱基一样重要,而运用量子思维和老子思维是最合适的、培养学生训练学生的手段,因为它能包括这四种思维方式,在最近的一些评估中,近年来我们中国大学生的思维能力特别是批判性思维能力下降引起了许多人的注意,所以需要特别好的抓手。

我们需要对未来充满信心,因为我们中华民族有独特的思维方式,以及开放的胸怀,我们能够把中国的思维和西方的思维融合在一起,我们就能够为人类的文明创造更辉煌的明天。国外一个预测,随着对过去16000年人类发展史的研究,有历史学家预测在2103年中国将实现对整个西方的全面超越。汤因比曾经讲过,如有来世,我愿出生在中华。他为什么这么强调?中华是文明概念,他有最大的包容性,如果过去的西方文明有东方起源,同样我们正在发展的中华文明也包容了许许多多西方文明的重要的优点和特点。

我的这个报告在很多地方讲过,最早从2012年开始宣传或推介量子思维、老子思维、超限思维,在英国女王大学,当时他们授予我名誉博士,我创造了一个英文词——“超限思维”,2012年当时写了一本书《改变思维》,把平常一些点点滴滴记下来,不够完整,正好碰到疫情2020年重新写了一下,我想做的一切是想告诉大家,僵化的思维产生问题,多样的思维解决问题,要解决超限的问题,就要训练超限的思维。训练卓越思维的最简单的方式是了解量子思维和老子思维。感谢各位,谢谢大家!

华东师范大学工程管理硕士MEM专业学位点于2021年正式设立,由华东师大实体教学科研机构上海国际首席技术官学院负责招生和培养。学院聚焦人工智能、集成电路、生物医药和若干战略性新兴产业,培养面向未来的首席技术官和科技型战略企业家。



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