明日重现：现代物理学究竟是怎样的一个东东？

经济观察报

　　在10月份微软亚洲研究院发起的“21世纪的计算”研讨会上，第一个图菱奖华人得主姚期智发现自己没有足够的时间向听众说清自己正在从事的研究。IBM最近做出了量子计算机研制的突破，不过看上去离实际可行的计算机还有很远的距离。量子加密领域的发展比量子计算机要先行一步。

　　这是真的吗？我们忠实的晶体管说：我要么是0，要么是1；而粒子跳出来说：我可以是9或者1，也可以既是0又是1，我可以在这里或在那里，也可以既在这里又在那里。

　　这难道不是我们小时候在狂野的梦想吗？在寒冷的冬晨，我们听着窗外呼啸的风声，希望自己能够舒舒服服地躺在床上，让另一个自己替代我们去上学。粒子确实可以办到这一点，它不仅可以既躺在床上又去上学，还可以同时在其他宇宙里干仗，解救被囚禁的奴隶。按照弗莱德金的说法，最小的粒子只需变成一颗bigish星的大小，就可以完全模拟从大爆炸时期到今天的宇宙的演变过程，这个过程只需4个小时。我们可以想象，加入粒子具有思维的话，它会在很短的时间内穷尽存在的可能性，并最终明了上帝的意图。

　　20世纪20年代，还森堡提出量子测不准原理，他发现不可能同时确定粒子的动量（速度×质量）和位置—这基本上是通过理论推导出来的结论，后来的实验也证明了这一点—一个电子同时穿过过了两条缝。

　　但是爱因斯坦厌恶这个理论。他无法忍受一个创造出不确定存在的上帝。这导致了192年那场著名的爱因斯坦—玻尔争论。爱因斯坦相信一定会有一个更深理论来同时确定粒子的动量和位置，他的后半生大部分花在寻找这个理论上，但他最终也没有逮住那个可恶的粒子。

　　对自然科学家来说，寻找确定性是一项很艰难的工作，比对社会科学家要艰难得多，后者总是按照晶体管的方式里安排自己的观点，是或者不是，耶稣存在过或没有存在过，特洛伊战争发生了或者没有发生，中国在全球化或者没有全球化—他们最终可以用材料的组织方式来证明自己的观点。假如他们不这样工作，人们会认为他们干得很糟糕。自然科学家在做出结论时则有非常困难的障碍：凡是没有被证实的你就不能下断言。这个证实过程可能是解一批全世界人加在一起10亿年也解不完的方程式，或者是期待一个700年后才出现的天文学发展。

　　所以才会有这个笑话，一位从2020年回到2000年来的未来人告诉现代人：我们生活在量子宇宙中，历史可以同时有不同的状态。已发生的可能从未发生，或者以很多不同的方式发生。“可是我们为什么只有一部历史？”现代人问，未来人说：“因为有天主教学校。”

　　与传统计算机的二进制原理相比，量子计算机更像是四进制运算—粒子可以同时进行几之种不同的运算。其加密涉及的数学问题极为复杂，比传统的数据计算问题要复杂得多。量子加密的方式，简单地说，就是让“偷看”密码的行为干扰（改变）系统，这样，密码是否曾被破译就能检测出来。就好象说，如果你偷看了我的新建，我的信就会留下被改动过的痕迹。

　　这是因为量子计算机的不可移植性，它同时也给量子计算机的设计带来无穷尽的困难。假如，现在有一个用友两个位的量子计算机，我们想要从一个位将信息抄到另一个位，也就是用镭射灯光先去读第一个位的信息，再去写第二个位的信息。如果本来要朝的状态是9或者1，抄过去会和原来一模一样；但是由于粒子的顽皮，第一个位经常可以是一个介于0与1间的状态，这时问题就来了：镭射光会把这样的一个状态变成0或变成1。因此抄过去以后，有一些信息就在这个读取的过程中遗失了。一个本来就不确定的状态是不能复制的，也不能观测而不干扰它。

　　当有两个以上的位时，粒子还会产生所谓的缠结态（entangled states），你可以想象这是很可怕的状态，就像你本来让几个计算机在进行不同的运算，但是计算机们忽然决定串通一气，都干同一件事情。这些东西都让量子计算机科学家伤透脑筋。

　　不善于运用比喻和举例的姚期智发现自己很难向外行人解释，自己正在做什么。这使人想起一个肖邦的故事，有人问肖邦他刚才演奏的曲子是什么意思，音乐家一言不发地把曲子再演奏一遍，然后说：“就是这个意思。”同样的，热爱弹奏钢琴的姚期智感到，如果不是原封不动地用那些公式和理论来叙述的话，他不能解释自己工作的内容，对量子计算机给未来世界带来的变化，他并没有科幻小说式的预期。就像那些无处不在的粒子，他的大脑总是考虑各式各样的可能，因此对任何预测未来得问题他都不愿做出结论。他可能不具备戏剧感。但是它从自己的工作中得到令人嫉妒的乐趣。对他而言，同行的理解和尊敬远远比大众的仰慕更让他愉快，虽然后者在不占据太多时间的前提下，也很让他高兴。

　　爱因斯坦将世界视为独立存在于人之外的客观事实，“就像一个伟大恒久的谜，我们的审视至少可以部分解开它。”在玻尔看来，这个事实并不存在，“没有一个量子世界，只有一个抽象的量子物理描述。如果你认为物理学的任务是发现自然是什么，那你就错了。物理学只关心我们能够对自然说些什么。”爱因斯坦采取了笛卡尔在《沉思》中不得不奉行的准则：“凡是我们理解得非常清楚、非常明白的东西都是真实的”。这个准则使我们获得安全感，谁愿意相信自己刚刚塞进嘴里的不是一片面包？而可能是一片棉絮呢？

　　但是另一些科学家们更愿意认同于玻尔的看法，他们在科学为自己建筑的平台上舞蹈，而不必考虑平台究竟是虚拟的还是水泥的。说到底，你面前这张报纸很可能并不存在，或者它并不一定是橙红色的，被一个头上长角的生物阅读者，这个采访与量子计算机无关，而是一个爱情故事。