物理學家李淼：為什麼當代人都得懂點量子力學

|李淼：知名理論物理學家，《〈三體〉中的物理學》作者。

這是李淼在一刻talks演講局「跨界·未來」上的演講。科普之所以難做，是因為大家都沒有學會如何用「有趣」去包裝它。李淼認為做科普要向好萊塢看齊，把故事講好了才會有人來買單，對科學產生興趣。

文章共2844字，閱讀需要9分鐘

今天我要跟大家分享的是關於科普，我是一個物理學家，嚴格來講是一個理論物理學家，如果再細分下來是一個宇宙學家，就是研究宇宙的。那麼最近20年，特別是最近五年我把很多時間貢獻給科普。

那麼首先談談我為什麼做科普，我從1999年從美國回到國內，由於互聯網的興起給了我這個科普的機會，所以我就去網路上給大家寫科普小文。然後給專欄雜誌寫科普短文，基本上短文不超過兩千字。寫著寫著就下不來了。那麼直到了最近的五年，我把自己的一半的精力，這個真的一點都不誇張，我把自己的一半精力貢獻給了科普。

我把科普三條特點列出來，按照它的重要性來劃分。

第一就是要精確，要嚴謹。

第二條是通俗，深入淺出。

第三條是有趣，有故事性。

那麼五年前我徹底顛覆了這個排位，把第三和第一置換了一下，第二沒有變。

那麼現在變成第一條是什麼呢？是有趣，有故事，第二還是通俗，深入淺出。第三條是嚴謹。什麼意思呢？

就是說科普其實是一種服務，就像2007年之前一樣，喬布斯發明了，當然和是他的夥伴們，發明了智能手機的時候，我們不知道有智能手機，也不需要這種服務，對吧？但是他發明了手機，突然所有的人大家都離不開智能手機了。

我認為科普也是這樣。我們在平常生活裡面覺得科學知識是不需要的，對吧？我會開車就行了，我幹嘛要知道這個汽車的發動機的原理呢？我會用手機就行了，我幹嘛要知道手機裡面的那麼複雜的晶元、運算這些原理呢？或者說把這個代碼變成影像的原理呢？我們都不需要。

但是我覺得科普做的就是這件事情，把你以為不需要的東西變成你需要的東西，所以它是服務。

那麼為了做到讓你以為不需要的東西變成你日常中需要的東西，你要做到什麼？就是有趣，讓你一看我以前沒見過這個東西，好玩，像小孩一樣，看故事書一樣好玩。可是看著看著它被你騙進去了，被你帶進去了，出不來了，對吧？那麼現在我的科普觀其實就是這樣的，就是把科學傳播看成是一個科學銷售。或者就乾脆變成好萊塢的某一種方式來兜售給你。

我寫了四本給孩子講前沿物理系列，第一本就是《給孩子講量子力學》。第二本是《給孩子講宇宙》，第三本《給孩子講相對論》，第四本《給孩子講時間簡史》。

我要跟大家講就是《給孩子講量子力學》，因為經常有人問我這本書是給誰寫的，我說這本書的讀者的年齡從7歲到80歲。可是為什麼要講量子力學？就是量子力學在我們日常生活里。我們的手機離不開量子力學，照明離不開量子力學，給大家看一個光電效應，這是愛因斯坦得諾貝爾獎的一個工作。

當然在愛因斯坦之前人們發現了一個很奇怪的現象，就是放一個金屬板，我把光打在上面。然後你會發現對於大部分金屬板，比如說鋅板來講，光照在上面什麼也沒發生。如果我在金屬板附近放一個電位計，當我把這個光慢慢改變成紫外光的時候，突然電位計的一個指針動了，這個指針動了是什麼意思呢？是金屬板裡面有東西出來了，導致這個指針的電位變化，是什麼東西呢？

當然後來我們知道是電子，就是原子分子裡面的那個電子，最輕的那個電子，帶負電的。那這是為什麼呢？是因為光的能量是一份一份的，這是愛因斯坦提出來的，後來他因此獲得了諾貝爾物理學獎，當然不了解物理學，不了解理論物理，不了解愛因斯坦的人，都以為愛因斯坦可能是因為相對論得獎的。

不對，是因為量子力學。我們知道光電效應現在很有用，什麼光電倍增管了，或者是太陽能這個板，所有的這些東西都要用到光電效應。當然還有很多應用了，量子力學，我剛才提到說你的手機。

手機裡面有很多量子力學，其中之一就是我們現在天天在討論的晶元。晶元用到兩次量子力學，第一次就是當我們用光刻機來在一個純凈的矽片上面刻線路的時候，那個光刻機本身用的是激光，而那個激光要非常非常准，因為現在的晶元之間最小的單元已經到了十個納米左右，所以我那個激光的光束要比十個納米要窄。要做到這一點普通的光不行，只能用激光，而激光定向很好。

激光是怎麼出來呢？就是量子力學。激光是什麼呢？是所有的光子就像在操場上跑步一樣，一二一，一二一，全部步調一致。這個步調一致有兩個好處，一個好處就是它是單色的，就是它的能量每個光子的能量是一模一樣的。第二個好處就是它的定向性非常好，而這是量子力學教給我們的。只有當它們同步的時候，定向性非常好。

那麼晶元的第二個量子力學的用處是什麼呢？三極體和二極體，就是所謂的晶體管，而這個晶體管是真正的晶元裡面的基礎的單元，一個晶體管是一個開關，就相當於我們門一樣，這個門可以開著，可以關起來。每一個晶體管是一個開關，而這個晶體管能做的開關和放大信號的作用是利用了量子力學。

我們總認為量子力學沒有用，今天我給大家講了量子力學的兩個用處。為什麼說你還可以弄懂量子力學呢？這就回到我的科普觀。

美國有一個兒童教育學家，名字我暫時不提。這個兒童教育學家告訴我們，他說：沒有任何一個學科的任何知識，記住這裡用了兩個任何，不能講給任何人聽的。那麼世界是量子的，所有的物體是量子的，這些任何一個對象都可以把它變成一個形象直觀的東西傳遞給大家。

最後我給大家講量子計算的原理。量子計算所謂的平行的計算，什麼意思呢？我給大家看了一個迷宮，迷宮如果一個人從一個門進去，想出來要嘗試很多次，因為他每次只能在一個地方選擇一個拐彎，而走下來只是一個通道。但是你要想像如果我給這個迷宮，灌上水，放一趟大水，瀰漫這個迷宮會出現什麼情況？這個水肯定在另外一個出口出來，為什麼呢？因為這個水同時探索了所有的通道，總有一個通道它可以流出去。這就是量子計算的原理，科普的最重要的原理，就是故事性。

大家每個人我們每天都在講故事，那麼故事實際上是有套路的，就是好萊塢套路，一個故事的小單元可以拆整成ABT，什麼意思呢？就是and，你可以敘述性地講，and、and、and，但是在某一個關頭你必須轉折but，轉折之後你當然可以做第二個轉折，這無所謂。最後你要做Therefore，你要告訴大家結果，對吧？ABT。

或者用我們中國的傳統的，就是正題、反題、合題，或者起承轉合。這是一個最基本的，而整個故事就是其實就是一個奧德賽的一個旅程，一個普通人上路了，接受挑戰，打怪，升級打怪，一直打下去。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！