2018年9月底的一個晚上，維也納的天氣微涼。我在維也納學院化學系看到了知名化學學家安東·蔡林格（Anton），并在他的辦公室里對他進行了采訪。蔡林格院士在量子光學領域堪稱大名鼎鼎，多年來他仍然在嘗試突破量子實驗的極限，實現了多個具有開創性意義的實驗潘建偉 量子通訊，拓展了人類對于量子世界的認識。他也因而獲得了艾薩克·牛頓獎狀（IssacMedal）和沃爾夫獎（WolfPrize）等榮譽。
蔡林格院長也是量子通信領域的開創者，多年來他操縱處于糾纏狀態的光子完成了多個看起來令人不可思議的實驗，除了開創了一個全新的數學學研究領域，更開啟了一個具有極高商業前景的潛在市場。而中國知名化學學家潘建偉的博士導師正是蔡林格院士。
我在哪個時間和蔡林格院長碰面并非碰巧。我當時正在打算關于將要在10月初宣布的當初諾貝爾獎的報導。選擇在抵達美國之前與蔡林格院長碰面，是由于他是我心目中獲得諾貝爾化學學獎的熱門人物之一。在訪談的最后，我尋問他是否期盼一份諾貝爾獎，蔡林格院士也坦然地給出了回答。總算，在四年以后，蔡林格院長獲得了這份數學學界的最高榮譽，堪稱當之無愧。
文|苗千
這個世界是被物理規則所限定的
三聯生活周刊：你當初提及過，當你還是一個小寶寶的時侯，你被父親拴在了一座塔上，因而你每晚只能好奇地到處看著各類東西。
蔡林格：這個故事是真的，但我不是被父親拴在一座塔上，而是在鄉下的一個古堡里。這個古堡大概在維也納東邊100公里的位置。由于我媽媽當時在哪里做老師，所以我們家都搬去那種古堡的二層。我當時喜歡四處看，而我的父親又害怕我會掉下去，所以她們就把我拴在了陽臺邊上。我只能每天花一兩個小時的時間坐在窗邊——或許是更久的時間吧——只是出于好奇，四處看。
維也納學院化學學院士安東·蔡林格（視覺中國供圖）
三聯生活周刊：你如今依然對一切都還倍感好奇嗎？
蔡林格：是的，絕對還是這樣。我相信，只要觀察得足夠近，這么一切事物就會是十分有趣的。
三聯生活周刊：這是否也是你后來決定成為一個化學學家的誘因？
蔡林格：雖然我也不曉得自己為何會成為一個化學學家。從童年的時侯起，我就希望才能弄清楚所有東西的運轉原理，我總是很好奇。我也不是一個工程師類型的人，由于每次我把東西拆開，我總是無法把它裝回原貌。另一方面，我認為把東西拆開就可以理解它工作的原理，并且再把它組裝成原貌雖然就學不到哪些了。
三聯生活周刊：所以說相比于工程師，你更是一個化學學家。
蔡林格：是這樣的。在學院時我選擇了數學學專業，但我又總是想和現實聯系上去。所以在學院時代，我總是在思索我應當更專注于理論還是更專注于實驗。正是由于我更希望與現實有所聯系，我才選擇了實驗化學學。
三聯生活周刊：你也說過“我研究數學學的主要誘因是我喜歡基礎性的問題”，這么對你來說，最重要、也最令你困擾的基礎性問題是哪些呢？
蔡林格：我想對我來說最重要的問題就是，為何是物理，這樣一種在我們腦部中產生的理論，才能這么確切地描述這個世界。這是一個十分有趣的問題，但是我想沒有人曉得其中的答案。這個世界是被物理規則所限定的，一些規則是機率性的，另一些規則是決定性的，但總是會有各類數學規則出現。這到底是為何？物理規則為何這么確切？
想像一下，人們就會坐客機，全世界每年要售出20億~30億張飛機票。人們搭乘客機旅行，是由于人們相信這些數學學法則——不僅僅是空氣動熱學中的伯努利多項式，還要運用其他的化學學法則，例如關于客機引擎的理論等。這種理論真的在起作用！但到底是為何呢？
三聯生活周刊：這么你是否認為這個世界的規則歸根結底是由某種物理語言書寫的呢？雖然我們如今可能還不能理解它。
蔡林格：我想是這樣的。
安東·蔡林格
三聯生活周刊：你最開始借助中子進行實驗，后來又改用光子，這是由于光子更容易操縱嗎？
蔡林格：這是個十分好的問題。最開始我借助中子進行實驗，同時我也對一些基礎性實驗感興趣。以后在大概上世紀七八十年代，我開始對量子糾纏實驗感興趣，于是我開始嘗試，是否還能借助中子進行量子糾纏實驗。而且我發覺雖然是在最高的流量中，中子的相空間密度（PhaseSpace）也太低了，不可能進行量子糾纏實驗。這些情況可能只有極少數的例外，例如在核武中（中子的相空間密度會很高），但你可沒辦法在實驗室里進行這些實驗！
所以我開始很清楚地認識到，想要進行量子糾纏研究，光子會是一個更好的選擇，或則也可以借助原子。所以我開始同時對光子和原子都形成了興趣。我嘗試進行了原子干涉實驗、分子干涉實驗，如今我們正在借助氦原子進行一種難度十分高的量子糾纏實驗。這樣的實驗將會是對愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬（--Rosen），也就是在“EPR論文”中提出的假想態（粒子的位置和動量都處于糾纏態）進行最直接的驗證。
對于這樣的假想態也有等效實驗。人們可以借助光子進行量子糾纏實驗，這在物理上等效于粒子的位置和動量都處于糾纏態，但在化學學上這兩個實驗是不相同的。所以我們企圖借助氦原子直接進行量子糾纏實驗。只要我確定借助氦原子的量子糾纏實驗才能行得通，如同我們借助光子進行好多量子糾纏實驗一樣，接出來有好多新的實驗我們可以借助氦原子進行了。（注：愛因斯坦、波多爾斯基、羅森三位化學學家在1935年共同發表了一篇論文《能覺得量子熱學對化學實在的描述是完全的嗎？》，提出了一個假想實驗以指責量子熱學的完備性，這篇論文在學術界引起的爭議至今尚未消弭。這也是數學學界最知名的論文之一。）
三聯生活周刊：為了探求量子世界和精典世界之間的界限，你有沒有試著借助活細胞進行量子雙縫干涉實驗？
蔡林格：我從來沒有嘗試過這樣的實驗，而且我相信，這樣的實驗在未來是可以實現的。從根本的原則來說，使用真菌進行雙縫干涉實驗是可以成功的，其實這也須要納米工程學的進展。我們須要納米材料來保護實驗過程中的真菌才能存活。這種條件我們都有可能達到。隨著納米技術的進展，這樣的量子干涉效應是會被觀測到的。
量子世界與精典世界之間并沒有界限
三聯生活周刊：能夠請你用簡單的語言介紹一下哪些是量子糾纏（）？
蔡林格：對我來說，可以把量子糾纏比喻為同卵胞胎——具有相同基因的兩個人。胞胎具有完全相同的基因，因而看起來完全一樣，所以當我看見其中的一個人，這么我立刻就曉得了另外一個人的特點也與我聽到的這個人完全一樣——比如說鼻子的顏色——無論另一個胞胎身在何處。
假如這是兩個處于量子糾纏狀態的胞胎，這么就存在著一個問題：并沒有基因可以決定一對處于量子糾纏態的胞胎的雙眼顏色，它們是不確定的。當我看見其中一個胞胎的雙眼顏色，我所見到的他的耳朵的顏色是隨機的，同時另外一個胞胎的耳朵也獲得了相同的顏色——無論他距離我有多遠。
我們通過好多次不同種類的實驗明白了，這些量子糾纏現象，沒有通過一種所謂的“基因的隱藏屬性”來解釋，同樣也不能通過胞胎之間存在著某種通訊來解釋，由于它們之間溝通的“速度”遠超光速。為此我們沒有辦法通過常理，借助日常的語言來解釋這些現象，并且我們可以通過數學來解釋這些現象，這就是量子熱學。所以從這個角度來說，這并不是某種神奇的化學現象，但它確實會挑戰我們的日常認知。（注：量子糾纏現象是在微觀量子領域存在的一種令人非常吃驚的自然現象。人類至今沒有理解量子糾纏現象的本質，并且早已可以借助量子糾纏進行量子估算方面的研究。）
法國科學家、量子熱學泰斗尼爾斯·玻爾
三聯生活周刊：你是一個喜歡進行哲學思辨的化學學家嗎？在量子熱學中蘊藏的一些哲學思想是否會讓你倍感糾結？你是否須要思索在數學學以后所蘊涵的哲學問題？
蔡林格：哲學是一個大問題，而量子熱學（從數學學的角度來說）是一個完美的理論。我想要理解的問題是，從最基本的邏輯學和哲學原理來考慮，為何會存在量子熱學？
例如說在相對論中，我們對于相對論的基礎，也就是相對性原理理解得已然很透徹了。在一個慣性系里，你難以判定自己是處于靜止狀態還是處于勻速直線運動狀態，例如你是靜止不動還是坐在一輛勻速行駛的列車里。另一方面，倘若有一種力向上拉拽你，你也難以判定自己是處于一個重力場中還是在做加速運動——比如在一個扶梯里。（相對論）的基本原理都是十分合理的。我相信，假如在量子熱學中也存在類似的基本原理，我們一定會發覺它的。
（從哲學的角度來說）對于量子熱學的哲學演繹，我并沒有哪些想法。并且我覺得只要我們還不曉得量子熱學將向哪些方向發展，這么對于量子熱學有不同的理解就是一件好事，由于這可能給我們帶來靈感。我個人傾向于（對于量子熱學的）阿姆斯特丹演繹。并且只要還存在其他不同的演繹，你就難以通過實驗分辨出其中的區別——當然假如我們可以改變量子力學的方式，事情都會完全不一樣了。我之所以最傾向于阿姆斯特丹演繹是由于它使用了最少的概念。它不會假定粒子的位置，也不會假定存在好多不同的宇宙，諸這么類。因而它是最為基礎的演繹，也就意味著它最具有開放性。
三聯生活周刊：作為一個在維也納學習和工作的英國人，你是否也遭到了維也納學派的影響？
蔡林格：是的。我發覺自己除了遭到了維也納學派的影響，同時也深受了維也納實證主義心態的影響。關于這一點，我是在1977年的時侯才發覺的，那一年我去了麻省理工大學，在那兒工作了一年時間。我突然意識到，維也納的氣氛是十分奇特的。在維也納，你可以對一些特別基本的問題發問，同時維也納的風氣也愈發哲學化，雖然在化學學界也是這么。這真是一種十分奇特、非常有趣的環境。
在日本，人們都愈發實際。大多數研究量子熱學的化學學家和哲學家都是從現實主義角度出發的。有些人覺得量子熱學的隱藏熱阻是以某種復雜的方式存在的。這些心態也并無不可，可以說整個日本文化的成功就是構建在從一種實際的角度出發去尋求解決問題的途徑。因而從最開始，從美國研究量子熱學的開創性人物開始，她們就有一種更實際的心態，這是好事。并且我想在世界的其他一些地方，有另外一種研究理念，這也是一件好事。
三聯生活周刊：埃爾溫·薛定諤（ErwinSchr?）同樣來自維也納，他提出了量子熱學的波動性理論，但后來他發生了轉變，與愛因斯坦看待量子熱學的觀念相像，并不相信所謂量子熱學的波函數。你是否也遭到了薛定諤的影響？
蔡林格：埃爾溫·薛定諤是一位十分特別復雜的數學學家。我覺得他與愛因斯坦并不一樣。假如你去讀一下他的書《生命是哪些》，就能否在其中了解到他對于世界的哲學見解。他在書里寫他覺得人類是處于一種物質和意識共存的狀態，這與現今大多數數學學家的想法相反。薛定諤還寫了一些愈發激進的內容，他覺得在世界上存在一個整體意識，而我們都是這個整體意識的一部份。這些觀點愛因斯坦是絕對不會同意的。
英國化學學家埃爾溫·薛定諤
三聯生活周刊：這么你會把人的意識置于量子熱學中一個很特殊的位置上嗎？
蔡林格：只有你先告訴我人的意識是哪些，我能夠回答這個問題。由于我真的不曉得。我想其中最關鍵的部份在于信息。信息與知識不同，它是一種讓人獲得知識的可能性。所謂的波函數是一種關于量子狀態的可能性，可能取得的實驗結果的描述，歸根結底，這是一種人們獲得某種知識的可能性。這須要人的意識參與其中。這為何須要人類意識的參與？意識的角色為何這么特殊？那些都是開放性的問題。
三聯生活周刊：想要解決這種問題，作為一個實驗化學學家，你是否會和哲學家們一起工作？
蔡林格：我當初約請過哲學家進行合作。從日本的一個科學基金獲得支持以后，我以前約請哲學家來實驗室訪問，并且與哲學家的談話總是十分有趣。讓哲學家視察我們的實驗但是給出建議對我們的研究有很大幫助。
三聯生活周刊：你完成了好多的量子熱學實驗，而且把量子熱學加快到了一個新的極限。這么你是否觀察到在量子世界和日常的所謂精典世界之間存在著某種界限？
蔡林格：二者之間并沒有界限。尼爾斯·玻爾有一句格言：所謂的精典物體就是我們能否用日常語言來談論的對象。當提到量子對象，玻爾說他沒有辦法談論量子對象，由于并沒有合適的語言——為什么會這樣？這說明了哪些？當一個所謂的精典物體顯得越來越大，這么它就有越來越大的可能和周圍的環境發生互相作用，而每一次互相作用都讓（這個物體的）信息向周圍的環境流動。所以說你與周圍環境的接觸越多，你就越有可能變得像是一個“經典物體”。
然而量子世界與精典世界之間并沒有一個界限。如同我們借助富勒烯分子進行量子實驗，在實驗中富勒烯是一個量子物體，而在其他的實驗中它又是一種精典物體。通過一個掃描隧洞顯微鏡的觀察，你可以曉得一個富勒烯分子在那里，你可以聽到它的結構和一切細節，由于你和富勒烯分子之間存在互相作用。因而所謂的量子世界和精典世界并不是固定一成不變的。一個物體屬于量子物體還是精典物體，這取決于實驗的設置，與周圍環境的分隔。你永遠沒法在二者之間劃出一條界限來。
我期盼著把量子世界的范圍仍然向精典世界推動，從十分特別小的單個物體，逐步發展到越來越大的分子，之后再繼續深化。我不曉得這其中真正的限制會在那里，但可以肯定的是，讓一只貓呈現出量子態純粹是幻想了。
三聯生活周刊：理查德·費曼以前說過，沒有人理解量子熱學。你一直覺得自己也不理解量子熱學嗎？
蔡林格：我們可以理解的是，我們可以通過量子力學進行一些實驗和工作。并且在更深的意義上，我覺得正如費曼所說，為何會出現量子力學，這一點我們都不理解。這與我們對于相對論的理解程度完全不同。費曼也說過，一開始只有少數的幾個人理解相對論，然而此后就有越來越多的人理解了它。量子熱學則完全不同。似乎在未來的某三天我們才能對它有更清晰的認識。
三聯生活周刊：在愛因斯坦知名的“EPR論文”中，他提出量子熱學是正確的，但可能是不完備的。作為一個量子熱學專家，明天你會怎么向他解釋他提出的“EPR悖論”呢？
蔡林格：我會說，很抱歉，愛因斯坦先生，你的推論是錯誤的。我的一位朋友，知名的日本化學學家邁克爾·霍恩（MikeHorne），多年前在他的博士論文里就證明了，“EPR悖論”中關于蘊涵變量一定存在的推論是錯誤的。所以我會直接告訴愛因斯坦，他的推論是錯誤的。但我不曉得他會怎么回應。
三聯生活周刊：從這個角度來說，你是否拋棄了事物的局域性和因果性？
蔡林格：問題就在于，在某種程度上你不得不拋棄事物的真實性和局域性概念的三者之一，這是極其困難的。我也會特別留神，我不會覺得完全拋棄因果性是一個正確的選擇。在處理這種問題時人們必須特別當心。并且在某種程度上，你必須拋棄真實性的概念，也就是說在你通過實驗來測量物體的某一個特點之前，這項特點并不存在。
也就是說，所謂的實在性概念有一個問題，局域性概念同樣也有問題，由于（在量子世界）互相作用的速率遠超光速，這（在精典世界中）是不容許的。我的個人觀點是我們須要理解，所謂的真實性和局域性問題早已不再重要，這種都是“舊問題”，應當把它們都拋棄掉。
日本化學學家邁克爾·霍恩
中國是量子通訊領域的領跑者
三聯生活周刊：你如今正試著借助處于糾纏態的光子建造一個安全的通訊網路。
蔡林格：這樣的量子通訊網路早已建成了，（在這個領域）目前中國是領跑者。
三聯生活周刊：你首先在維也納建造了量子通訊網路，然后你的中學生潘建偉又在中國建造了一套量子通訊網路，如今又在借助衛星進行量子通訊實驗，真是十分了不起的工作。
蔡林格：量子網路早已不是面向未來的技術了。人類用網路來交換信息，而量子通訊網路可以保證通訊的安全性。人們想要在城市之間通訊，例如在不同的大領館里，就可以構建安全的量子通訊網路。這在好多對安全性要求高的通訊中都十分有價值。
三聯生活周刊：人類會建造出一個全球性的量子通訊網路嗎？
蔡林格：我相信會建成這樣的量子通訊網路，并且不會只有一家。中國，可能還有其他國家，包括英國都在建造量子通訊網路。之后可能就會有私人企業參與進來。
量子衛星首席科學家潘建偉教授在中國農大量子儲存實驗室中了解科研情況（攝于2017年4月）（圖|人民視覺）
三聯生活周刊：但也有人批評量子通訊網路的造價太高，并且容易遭到功擊。
蔡林格：假若采用正確的形式建造，這么量子通訊網路就只會遭到外界的功擊而被打斷，導致雙方未能通訊。并且進行功擊的第三方也未能獲得通訊信息。我相信在好多場合，信息安全都是十分重要的，但是人們樂意付高價以保障通訊安全。一些高度絕密的商業磋商，例如在民航公司訂購商業航線的磋商中，人們都會希望通訊絕對保密，不會被競爭對手知曉本方的出價。所以說，量子通訊技術有很大的商業前景，更不用提它的軍事價值了！
量子通訊網路的發展會像筆記本一樣，最初只有三四臺筆記本被用于軍事用途，而如今每位屋子里幾乎都有一臺筆記本。緣由有兩個：首先，技術進步了，它可以實現好多人們想像不到的功能；第二個誘因就是價錢升高了。在量子通訊領域也會發生類似的事情。
三聯生活周刊：你的研究似乎在本質上相同，但我覺得在實驗領域卻邁向了兩個相反的方向。一部份實驗越來越復雜，耗費也越來越大，例如量子衛星實驗須要國家級別的投入；而另一個方向則十分簡單，比如通過雙縫干涉實驗來研究微觀干涉現象。你更傾向于通過哪一類實驗來進行研究？
蔡林格：我一直對基礎問題十分感興趣。現今一些重要的實驗項目涉及實現多離子或多光子的糾纏態等。目前潘建偉實現了最多光子數的糾纏，而世界上第一次實現少于兩個光子的糾纏態實驗就是在維也納進行的，當時潘建偉也參與了這個實驗。這就是一種十分典型的基礎研究。當時世界上沒有任何人在實驗室里看到過少于兩個光子的量子糾纏，而如今這項技術對于量子通訊十分重要，這也說明了基礎科學研究的重要性。
我一向對基礎科學問題感興趣，其實也和其他的研究者，例如潘建偉，進行過一些應用方面的研究。但我對于發展技術并不是非常感興趣，對我來說基礎問題更有趣。研究量子熱學的非局域性潘建偉 量子通訊，檢測不同的理論漏洞，這都是對于量子加密技術是否安全的重要條件。這種問題都十分有趣，也都是開放性的問題。
潘建偉教授（張雷攝）
三聯生活周刊：你做了好多知名的實驗，哪一個是你自己最喜歡的？
蔡林格：對我來說，我最喜歡的實驗是實現三個粒子和四個粒子的糾纏態。由于這開創了一個全新的科學領域，也開創了一個全新的應用領域，例如量子加密。實現多粒子糾纏態實驗是一個讓人興奮的事情。我們與格林伯格和歐文共同發覺了多粒子糾纏可能性。從哪個時侯開始，我就仍然希望還能在實驗室里實現這個量子態。這花了我將近10年的時間。
在明天看來實現這個實驗很簡單，而且在當時沒有人曉得該如何做就能讓三個或則四個粒子處于糾纏狀態。我們在1987年或是1988年發覺了“GHZ態”，然后又走了好多的彎路。那種時侯我還沒有進行光子糾纏實驗，我的研究組須要學習量子糾纏，還有相關的技術。在這方面，考文垂學院的倫納德·曼德爾（）給了我們很大的幫助，他給我們好多無私的建議，他總是對我在實驗方面的問題毫無保留。我們最終在1994年、1995年，首次實現了“GHZ量子糾纏實驗”。
三聯生活周刊：當時在全世界有好多實驗室都在進行類似的量子實驗，大家之間的關系是競爭者還是合作者？
蔡林格：我們之間有些是競爭關系，有些是合作關系，而有些是二者兼具。
三聯生活周刊：在數學學界你已然博得了好多的獎項，你是否期盼才能獲得諾貝爾獎呢？
蔡林格：對于任何一個化學學家來說，博得諾貝爾獎都是極高的榮譽。有太多出眾的科學家配得上諾貝爾獎，對于諾貝爾委員會來說會很難作出決定。我想我在20年前早已完成了自己最重要的工作，就是多光子糾纏實驗——這項實驗還有一個副產品就是量子隱態傳輸實驗；我們同樣做了一些關于量子門和量子估算的實驗——這些就是我最重要的成就了。
我如今依然在這個領域進行研究，就是由于我真心地喜歡這項工作。其實名義上我早已退職了，而且我一直每天都來實驗室，這對我來說是最重要的事情。我希望才能引導年青人對科學倍感興奮，但是進行一些有趣的研究。
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