當我們在口頭上嘟囔著“遇事不決諾貝爾物理2023量子糾纏，量子熱學”，甚或嘲諷著量子波動閱讀法的時侯，2022年的諾貝爾化學學獎正是授予了三位量子研究領域的人員。
每一個懷有好奇心的人并不會止步于口頭上的玩笑，就會想要步入更深層次的思索。
這么量子究竟是哪些呢？學習量子熱學有哪些用？被傳的唬人其玄的量子糾纏又該如何理解？關于宇宙是連續還是斷續，我們又能曉得些哪些？在新一期的圓桌派上，中科院化學所研究員曹則賢、《讀庫》主編張立憲、著名主持人竇文濤、“雨果獎”得主郝景芳將和你們一塊聊一聊。
01
學習量子熱學對通常人有哪些用？
曹則賢：假如我們是從1980年普朗克最先提出能量量子化算起，這件事到如今早已是120年了，它應當成為我們這個時代上面通常受教育者的知識標配了。
竇文濤：我以前在您的課上看到過這樣一個觀點：“每個時代的人都要有一個基本常識，不管是哪一個行業。比方說，在唐代的某個時侯，曉得月球繞著太陽轉，這是作為一個公民應當曉得的基本知識，倘若不曉得都會很愚蠢。”
圍繞量子熱學這個話題可以聊一聊嗎？不光是我自己感興趣，如今這也是一個潮流話題，無人不談量子。那了解量子熱學對我們通常人有哪些用？
曹則賢：好多！明天我們這個時代基本上能用到的元件，比方我們把訊號圖片傳輸出去諾貝爾物理2023量子糾纏，背后用到的技術基本上都是量子熱學所帶來的。
工業化社會到目前為止是經過了三次工業革命，加上現今的工業4.0，它不叫第四次工業革命，并且它們的標志物都是數學學。第一次是熱力學；第二次是電；第三次就是量子熱學；第四次就是上面三次工業革命的疊加。
生活在昨天的人，你應當問，哪些地方用不到量子熱學？
對于哪些東西是否有用這個問題，我的標準化回答，都是你先學會，俺們再聊。由于你學會了之后，自然在生活里會有用它的情境。
02
“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”可能嗎？
郝景芳：現代數學為何要一層一層把物質往下分？由于人們總想曉得最深處哪個核心是哪些。質子和中子往下去分，會有夸克。
曹則賢：夸克也是我們碰撞才曉得它們存在的，如同一個一個小鈴鐺似的。
郝景芳：我們從理論上把物質分到夸克，并且如今再往里邊分，還沒有真正地達成共識。而且，越往里邊科學家都會發覺一大堆各類各樣的粒子，它們都是靜止且質量為零。
曹則賢：對于我們追究微觀世界下邊是如何構成的時侯，這個邏輯鏈是由不得你隨意往下問的。舉個簡單的事例，中國的古典哲學上面有這樣一句話：“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”。這句話似乎有道理，雖然沒道理。
由于作為一個數學學家，當說“日取其半”的時侯，要考慮運用哪些工具，例如說用刀，這就是數學學的基本研究方法。當我們拿刀切香蕉的時侯，香蕉會弄成比原先小的幾塊，這么研究就推到了下一個層次。
我們再把甘蔗籽和香蕉籽碰撞，又步入到下一個層次，可能就到分子的層面。你想步入那個層次，只能拿這個層次本身當刀，是不可能永遠砍下去的。
03
量子熱學是哪些？
郝景芳：量子熱學，它是關于可能性和確定性的。它用波函數來描述粒子的狀態，實際上它是機率波。類比而言，對于你可能出現的一切地方，你出現在那里都是有機率的。
例如說，文濤老師錄完了節目，可能會出現在上海市的多個場所，每位場所都有機率，可能文濤老師家的機率是最大的，這么它是關于可能性的波函數分布。
此外，量子熱學說的是檢測的時侯，會檢測出一個確定性的位置。我們可以按照自己的一些心理情況去體會一下，例如：在你作出一個決定之前，在我們心里，所有的可能都是疊加在一起的，哪些都有可能，而且你作出決定的剎那間，它就總會有一個確定性的推論。
04
哪些是量子？
曹則賢：“量子”的英語是“”。雖然這是一個拉丁語詞，意思就是“多少”，也即“多少錢一斤”的多少?！傲孔印钡谋疽庠谏钪胁⒉黄婀郑@么，它作為一個科學概念的時侯，為何會顯得奇怪呢？
對于許多東西，我們一開始覺得它是連續的。諸如：我們常說“抽刀斷水水更流”。我們就覺得水是連續的。同樣的，人類發覺電的時侯，叫它“電流”，也是覺得電是連續的概念。并且人們漸漸認識到，電是有最小單位的，正如人民幣的最基本單位是一毛錢一樣。
雖然量子的行為如同供銷社賣金屬針一樣。兩毛錢能買三根針，但你不能三分之二毛錢買一根針，要不然你一毛錢買一根針，要不然存夠兩毛錢買三根針。這就是說錢是量子化的，我們沒法花出去三分之二毛錢。
同理，我們一毛錢也買不到1.5根針，從這個角度來說針也是量子化的。所以說量子是不可分，不連續的。
張立憲：對于我們這些“土豪”來說，盡管人民幣的這個基礎單位是分，并且我“土豪”不在意分了。
曹則賢：對！這就是大量行為。大量行為就是一個精典連續行為。如同核桃米一樣，遠看是一盤，近看是一粒一粒的。
05
觀察者是否影響觀察對象？
郝景芳：在真正的量子熱學上面，我們實際上覺得這個東西是哪些都跟我們如何看待它有關系。
曹則賢：對！觀察影響不影響對象取決于是用哪些觀察哪些。例如：在一個晚宴上面，我觀察一個挺好看的女寶寶，但人家對我根本就不在乎，這么，我觀察到的這個男孩凈高一米七二，穿著黑色禮服，這都是客觀的，這個層面上可能就沒有影響。
然而，假若是她心儀已久的男寶寶，男寶寶又是中學的校草，這個時侯再觀察她，讓她看見了，這個層面上，男孩一定會受女孩的影響。
06
物質的本質是哪些？
郝景芳：薛定諤曾援引過這樣的描述。在化學學家看來生活中全是空空的，硬的也沒有，顏色也沒有，味道也沒有。例如說我們在椅子上用手指托著脖子，化學學家覺得我們是虛空支著虛空，哪些都沒有。
曹則賢：是有電磁互相作用。
郝景芳：是這樣的，當你們學數學學，學到深處之后，會發覺它都是同樣的基本粒子，但是就只有那幾種基本力。其中我們能體會的，也只有電磁力和引力，之后把這種全都給歸類了之后，雖然，人們靠自己的腦子和意識建構出了一幅直觀世界的圖象。
而關于世界的圖象，就是我們個人的建構。換句話說我們的世界觀是我們的腦部想下來的。所以椅子有它自己的原子粒，我們跟它有電磁力的互相作用，之后，我們在腦子中就建構了這樣的一個東西。其實物理學學到深處之后，會和我們人對這個世界的感知有關系。
曹則賢：雖然在中國唐代早就有“子不語怪力亂神”的說法。就事論事，就著公式說化學。
07
光合作用竟然也和量子熱學有關？
郝景芳：前三天我看見一件令我驚艷的事情。有人說，葉綠素吸收光，之后形成萬事萬物能吃的東西，這也許是有一個量子熱學的過程。實際上人們在完全不曉得這個事情的時侯，并不耽擱種莊稼。并且當我們有了這種認知的時侯，你會發覺農業就不是從前的農業了。
曹則賢：我還想以此機會向社會傳達一個極其重要的概念。即在我們這個工業化時代里有一個重要的方向，就是農業的全面工業化。它不是簡單地說是機械的使用，而是要從微觀層面起來操控農小麥的生長。
竇文濤：對，我就感覺有些不可思議的事情將來會發生的。
08
量子估算是否一定優于精典算法？
曹則賢：當我們開始用量子算法解決問題，最終實現了“量子霸權”。但我們中國科大學理論研究所的一個很年青的研究員張潘，她們的精典算法把“量子霸權”比下去了。
《》雜志也即將承認精典算法在估算速率、有效性來說來說是優于原先提出的“量子霸權”的。
郝景芳：實際上，量子估算從原理上比精典算法好的地方是哪呢？例如說，文濤老師做完節目之后，想去找自己的一個朋友。這個朋友有可能在這個城市上面的任何一個角落。我們精典的算法，就要自己去這個城市上面每一個場所全都遍歷一番能夠找到他。
然而量子估算它的用處是哪些呢？就是因為是波函數（機率波）狀態，文濤老師出現有一切的可能性，之后這個波函數在城市上面一擴散，就直接在某一個地方碰到了朋友，最后就徑直地過去了。也就是說，量子估算這一個基本的量子，它有很多個態，可以同時開始去搜索，之后直接就碰到了哪個正確答案。
09
量子糾纏又該如何理解？
郝景芳：能糾纏的粒子，不是說咱倆現今頭上的粒子能夠糾纏，能糾纏的粒子，可能在出生的時侯，就要糾纏在一起。之后，把它們其中之一領到300億光年之外，它還是有超距作用的。
然而這個粒子，假如在中間的過程中遇上了檢測或則其它的反應，這么，它們兩個的糾纏可能就被破壞了，也就沒有互相作用了。假如在宇宙大爆燃的時侯，所有的粒子在當時生下來的時侯，全部都糾纏在一起，到了明天，還有沒有這個互相作用？
這個不好說。并且，至少我們的日常生活中，不同人身上的粒子沒有糾纏，哪怕是同一個人身上的粒子，也不糾纏。其實，我們須要制備十分特殊的這樣一對糾纏粒子，才才能有超距作用。
竇文濤：那它們是如何傳遞消息的呢？
曹則賢：事情是這樣的，我們要理解糾纏這個事情，就要先理解它的背面，哪些叫不糾纏。例如兩個人出去喝水，收錢的時侯AA制，那這兩個人就是不糾纏。假如是一對夫婦出去喝水，無所謂誰收錢，由于法律都規定了財產屬于共同所有，這就是糾纏。
比方說一左一右的手套，它們就是糾纏的，例如明天要出差的時侯，忘拿了其中的一只，在外省出差打開袋子的剎那間，見到了袋子里的那一只。你立刻就曉得了家里的那只是右臂的還是手指的。
郝景芳：我借用曹院士那種手套的事例，可能更能看出這個糾纏奇妙的地方在那里。量子和精典不一樣。精典的是，這個手套是右手的，在開箱之前它就是右手的。你開箱，它就是右手。
而量子跟檢測有關，這個手套在你打開袋子之前，你不曉得它是右手的，還是手指的，在打開袋子的一霎那，它弄成右手的或則是手指的，這跟你的檢測有關，它有一定幾率是右手，也有一定幾率是雙手。
然而量子糾纏它的一個奇妙的地方就在于，你開這個袋子的時侯，它是右手的，這邊就是雙手的。它有一半的機率，那邊是雙手的，這邊就是右手的，這確實不是事先定出來的，而是互相影響的。
本文整理自《圓桌派》