潘建伟：科学赐予的最大礼物，是相信真理的力量

作为一名杰出的科学家，潘剑伟教授的演讲以“科学的价值”为主题，通过生动的个人经历分别阐述了科学对个人和社会的价值。

对个人来说，科学的价值在于它是实现内心平静最可靠的方式。科学帮助我们解决未知，从而消除恐惧和焦虑，这是内心平静的最大敌人。他说科学是摆脱怀疑、担忧和恐惧的最好方法。

对社会来说，科学的价值在于它是改变人类观念的根源。现代的科学发现不断地改变着人们的观念，从而导致了工业的变化。例如，牛顿力学导致了以蒸汽机为代表的第一次工业革命。麦克斯韦电磁方程引发了以电力技术为代表的第二次工业革命。然而，量子力学催生了以现代信息技术为代表的第三次工业革命。

在他的演讲中，他还解释了他所看到的和所做的科学发现，这需要一个悠闲的环境和来自基金会的耐心。

在阿尔卑斯山谷，他看到一位坐在轮椅上的80岁老妇人在阅读他发表在《自然》杂志上的学术论文，尽管她无法理解。他叹道，一个可能无法照顾自己的老人，仍然对科学保持着兴趣。这种文化氛围是大师们的温床。

他还以自己在量子信息基础和量子通信应用领域的研究经验为例，说明科学探索通常是从暂时看不到实用价值的基础研究开始，逐步积累，然后进入实用阶段，从而取得领先地位。

放轻松，从基础研究开始，正是我们目前对待科学研究最需要的。

最后，让我们也记住物理学家康普顿教授的一句话:“科学给人类的最大礼物是相信真理的力量”。

-钱颖一

在清华大学经济管理学院毕业典礼上的讲话

潘建伟

物理学家、中国科学院院士、中国科学院量子信息与量子科技创新研究所所长、中国科技大学常务副校长

2018年7月8日

中国北京

潘剑伟，物理学家，中国科学院院士，中国科学院量子信息与量子科技创新研究所所长，中国科技大学常务副校长

清华经济管理学院2018届毕业班的学生、老师和朋友们:

下午好！

很荣幸被钱颖一总统邀请参加今天的毕业典礼，向学生们表示祝贺。除了感到荣幸，我也感到害怕，因为我从事物理研究，不懂经济管理。我今天应该说什么？后来，我觉得很多原本主修物理和数学的中国科技大学的毕业生在转到经济和金融专业后都非常成功，这给了我很多信心。此外，由于偶然的原因，我研究了Black-Scholes期权定价模型，发现其中使用了类似于分子布朗运动的Ito积分。当时，我认为这个模型非常棒，并大胆地断言这项工作应该获得诺贝尔奖，它确实如此。既然自然科学与经济和金融如此紧密地联系在一起，我觉得我的品味很好，今天我大胆地来到这里，希望与大家分享我对生活的见解和科学的价值。

说到科学的价值，我不想介绍一些困难的原理，也不想告诉你一个定理或定律有多强大。在我看来，科学对个人的主要价值在于它是实现内心平静的最可靠的方式。你为什么这么说？内心平静的最大敌人实际上是恐惧和担忧。为什么人们会感到恐惧和担心？他们都来自未知，无法找到自己的家。所以从一开始，我们就一直在问“我们从哪里来？去哪里？”我的童年是在农村度过的。我仍然记得有一天晚上，我妈妈带我去下一个村子看电影。看完电影回来的路上天很黑。我很害怕，因为据说这条路上有鬼，他们会出来抓人。我母亲告诉我，不要害怕，人会死得投胎，即使万一被鬼抓住，也没关系。那时我感到特别安慰。哦，原来人们可以永生！

事实上，在科学发展到一定程度之前，我们只能在宗教的范畴内解决宇宙的起源和人类的归宿等大问题。有一段时间，我特别想知道为什么基督教会如此广泛地被喜爱和接受，尤其是在西方。我特别阅读圣经，但并不真正理解它。后来，我碰巧读了一本书，美国作家龙方写的《圣经故事》，我开始明白了。当时，社会被分为“奴隶”、“平民”和“贵族”。奴隶是奴隶，平民是平民，贵族是贵族。因此，奴隶们认为，因为他们是奴隶，他们永远不会低于贵族，被压迫是命中注定的。然而，圣经告诉你:事实上，我们都是平等的，无论你是富有还是贫穷，黑人还是白人，我们都是上帝的兄弟和孩子。宇宙万物和人类都是上帝创造的！这样，你会觉得我们在这个世界上并不孤独。世界是有序的，上帝关心我们。此外，因为你相信上帝，你可以在死后进入天堂，你会感到内心特别的平静和安宁。正因为如此，爱因斯坦年轻时就深深信奉宗教。但是当他12岁的时候，他的信仰突然停止了。读完科普书籍后，他很快意识到《圣经》中的许多故事不可能是真的。

随着科学的发展，在上个世纪，相对论和量子力学的诞生终于从现实中解释了宇宙的起源和演化，不仅从精神上，而且从我们人类。相对论和量子力学告诉我们，大约100亿年前，由于量子波动，一个“奇点”爆炸了，“爆炸”了时间、空间和构成一切的基本粒子。起初，宇宙中只有两种元素，氢和氦，它们在重力的作用下聚集在一起，形成了第一代恒星。恒星在核聚变过程中逐渐形成各种较重的元素，如碳、氧和铁。当核聚变的原材料耗尽时，恒星由于无法抵抗重力而坍塌，导致剧烈爆炸，在爆炸过程中形成重金属元素。只有有了这些重元素，我们才能拥有能够形成行星和生命的物质，最终在大约45亿年前形成地球，经过数亿年的进化，我们已经成为人类。所以你身体里的每一个原子都来自亿万年前一颗恒星的爆炸。那么，你认为宇宙进化出像人类这样的智慧生命是不容易的吗？我们再次相遇是多么伟大的命运啊！因此，爱护世界，珍惜身边的人和事，这是科学能告诉我们的。

我们现在可以意识到，在宇宙面前，人类真的很小。然而，人类是伟大的。即使他们是脆弱的个体，他们仍然可以仰望星空来了解宇宙的奥秘。有些人认为科学的价值在于现实世界，它可以让我们的生活变得更好，但精神启蒙不如宗教。但我不这么认为。面对浩瀚的宇宙，人们既谨慎又敬畏。但是人类不仅敬畏。在自然法则面前，所有的人都是平等的，不会因为你的地位和财富而改变。然而，自然规律是可以理解和掌握的。理解自然和改造自然是人类作为万物之灵的象征。宗教不能给予这种骄傲。因此，爱因斯坦在放弃宗教天堂后找到了另一个“天堂”。他说:“我们外面有一个巨大的世界。它独立于我们而存在。这是摆在我们面前的一个永恒的谜。对这个世界的沉思像解放一样吸引着我们。通往这个天堂的道路并不像通往宗教天堂的道路那样舒适和有吸引力，但事实证明它是可靠的。”

同样，每个人最终都可以理解，科学使人类达到了万物之灵的顶峰，所以当人们出生在这个世界上时，他们必须做些什么来使这个世界变得更美好。然而，它不能被强迫。自然法则是无法改变的。然而，人类对自然来说仍然微不足道。事实上，回想起来，我一直在有意无意地实践这个原则。当我年轻的时候，我生活在一个非常和谐的家庭，我父母的感情非常和谐。我仍然记得一个夏天的晚上，一家人围着一盏小煤油灯坐着。我父亲给我解释了《聊斋》的故事，我母亲也听了。这是一个温暖的场景。在这个温暖的环境中，我的父母也非常宽容我的要求。放学后我喜欢带作业去山上写，我父母不会带我回家。高中毕业后，我记得当时我犹豫了。我本可以走到一所著名的大学去学习经济管理——我有机会成为大家的同事，当然，那时我不知道我是否有机会受到钱院长的邀请——但我非常喜欢物理。当我和父母散步时，我说我想考物理专业，我担心学习物理不能养家糊口。我父母说，没关系，我们都有退休金，只是根据你自己的利益。所以当时，我突然发现，排除功利的想法，选择其实很简单，只要跟着你的心走就好。

后来，我去欧洲留学，然后继续在欧洲从事合作研究。一年春天，当我在奥地利维也纳完成我的实验时，我应该尽快赶到德国的海德堡，去建造我自己的实验室。但是我非常怀念在多瑙河旁捡荠菜的快乐。我担心我再也不能在海德堡捡荠菜了，所以我在维也纳呆了很长时间。结果，海德堡的实验计划被推迟，另一个重要的实验首先完成。那时，我感到有点懊恼，尤其是当我后来发现海德堡的内卡河沿岸有牧羊人的钱包时。然而，我很快就克服了:我不能完成我的工作。我不能像预期的那样做这个实验。我将在下一次实验中再试一次。我不需要给自己太多压力。如果我相对放松，我会更有效率地回到实验室。我非常喜欢德国哲学家叔本华的话:一个人可以做他想做的事，但不能想要他想要的。事实上，这正是科学研究的全部。经过很多努力，你可能什么也找不到。有些推测可能永远不会被证实。也有可能，就像我刚才说的，在努力工作了半天之后，别人比我先完成，但是探索和努力工作本身已经是科学带来的最大乐趣了。

我想说的是，悠闲的环境实际上更重要。现在中国学生真的很努力，但是努力的目的是什么？知识不应该转化为理解难题和在考试中获得高分，一所好的学校不应该只是为了在未来找到一份好工作。这种外在的、功利的氛围会让青少年越来越现实，越来越难以冷静下来学习。

有一次，当我去阿尔卑斯山的大峡谷旅行时，我在当地的村子里遇到了一位坐轮椅的80岁老妇人。当她意识到我在从事量子隐形传态的研究时，她脱口而出:“我知道你的研究工作，我读过你在《自然》上发表的论文，我尽了最大努力，但我不明白。”一位坐在轮椅上的老太太也许在生活中不能照顾好自己，但她仍然保持着对科学的兴趣。这种文化氛围的确是大师和深度发现的绝佳温床。

说了这么多，我想表达科学或教育的价值，事实上，梁启超先生在近百年前就告诉我们了。他说，为什么要上大学？他认为教育应该分为三个方面:知识教育、情感教育和意义教育。知识教育应该教人不要困惑，情感教育应该教人不要担心，意义教育应该教人不要害怕。现在让我们来看看。事实上，科学是达到不困惑、不担心、不害怕的目标的最佳途径。

我上面所说的是科学对个人的价值。接下来，我想谈谈科学对社会的价值。大家可能会说，“科学技术是第一生产力”，这是众所周知的。但是我想说的是，科学对社会的价值在观念的改变中可能更重要。

众所周知，人类物质文明的迅速发展始于近代，大约在16世纪。那么为什么在现代之前的漫长岁月里发展如此缓慢呢？虽然这涉及到很多因素，但思想的束缚无疑是一个非常重要的原因:面对自然，我们甚至不敢去探究其背后的根源，而是认为一切都是天意。近代以来的科学发现已经逐渐改变了这一切，尤其是牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》出版于1687年，它把所有的力学定律统一成一个简单的公式F=ma，结合万有引力定律，人们突然发现原来神圣恒星的运行实际上是可计算的！观念的转变带来了思想的解放，思想的解放带来了生产力的解放，直接导致了以蒸汽机为代表的第一次工业变革。在这场变革中，英国成为了世界上最大的强国。

19世纪后期，在法拉第发现电磁感应效应的基础上，麦克斯韦在1864年建立了电动力学，将光、电和磁的所有现象统一成一组方程。在这一点上，人们可以亲身经历的绝大多数现象都可以用科学来解释。科学终于战胜了迷信，接下来是以电力技术为代表的第二次产业转型。在这场变革中，德国和美国相继成为世界强国。

那么，经典物理学如此成功，所有的问题都可以解释吗？事实上，经典物理学本身包含着巨大的哲学困境。只要你学习高中物理，你就能想到它。我不知道你有没有想过。牛顿力学告诉我们，只要根据力学方程确定和计算出粒子的初始状态，原则上就可以准确地预测所有粒子未来的运动状态。那么，构成世界甚至人类自身的原子和分子，他们未来的运动状态是否也在很久以前就已经预测到了？所有的事件，包括今天的仪式，在大爆炸的时候都被确认了吗？对这一概念的影响显然是巨大的:尽管科学如此发达，人们还是努力工作了半天，但他们还是回到了宿命论。因此，当时有几个科学家自杀了，说我不相信命运，今天我将决定我的命运。当然，后来的科学发现表明他们根本不需要自杀。人们必须有主观能动性。正如霍金所说，即使那些相信一切都是上天注定的人在过马路时也会四处张望，以免被车撞上。

那么如何打破这种机械决定论呢？这也是由于量子力学。在日常生活中，猫不是“活着”就是“死了”，并且只能是这两种状态中的一种。在量子力学描述的微观世界中，猫不仅可以处于“活”或“死”两种状态之一，还可以处于“活”和“死”的叠加状态。量子叠加告诉我们，一只猫是“活着”还是“死了”，原则上不能事先知道，但取决于如何观察它。更准确地说，量子物体的状态会受到测量的影响，所以量子力学立刻带来了一个革命性的概念:观察者的行为会影响系统的进化！这个更积极的概念终于使人们认识到微观粒子的运动规律与经典物体的运动规律完全不同，人们不必担心决定论。对电子等微观粒子规律的深入理解最终催生了现代信息技术，并导致了第三次产业转型。在这个过程中，日本抓住了成为工业强国的机会。

遗憾的是，由于历史原因，我国没有在这三次产业变革中率先行动。我于1996年毕业于中国科技大学，获得理论物理硕士学位。在系统地研究了量子力学理论之后，我非常希望能够在实验中验证它。然而，当时我国在这一领域的基础相对薄弱，特别是在实验条件方面，与发达国家相比还有很大差距，所以我选择了出国留学。

当我在德国工作的时候，楼下有一家只有20平方米的食品店。平时，我们买菜做饭都很方便，但是有一天，我们突然发现商店关门了，通知上说店主要出差三个星期。在中国，我们对菜农的印象应该是每天过着辛苦忙碌的生活，但这是一个非常普通的德国菜农，他一年可以休假两次而不搬家。我认为这是因为德国科学技术的高度发展确实使公众受益。因此，我认为，我们必须做好科技工作，总有一天，我们国家的所有工人都会过上这样的生活。

幸运的是，当我回来工作时，我正赶上国家经济的快速发展。随着工作的推进，国家也可以为量子信息的基础研究和应用基础研究提供强有力的支持。我们没有放弃我们的承诺，最终在量子通信领域取得了国际领先地位。最近，每个人都很担心美国限制对中国的芯片出口，这有很大的影响。回顾我们在量子通信领域的发展历程，我们之所以能够领先，是因为我们在整个领域的起步阶段和暂时看不到实用价值的阶段，已经赶上并逐步积累了世界先进水平。今天，量子通信已经进入实用阶段。如果其他人想再次限制我们，那将非常困难。

然而，我们不能保持乐观。美国作为世界上最发达的科技强国，有着非常完备的制度来促进创新，尤其是在经济、金融和科技的结合上，这是值得借鉴的。以我们这个领域为例，企业的参与度也很高。谷歌、IBM、微软和英特尔等巨头都在量子计算的研发上投入了大量的人力和物力。通用量子计算机的实现还很遥远。我估计可能需要20到30年。因此，中国的金融界和商界对量子计算的热情不如美国。我国目前的形势实际上非常严峻，因为在西方，一旦资本介入前沿研究，创新活力的释放将远远超过我们主要依靠国家资金的模式。几年前，我计划带一位在美国学习的校友回来发展超导量子计算。最初，一切都解决了。在最后一刻，他收到了谷歌的工作邀请。他的年薪几乎是我们给他的七倍。因此，我想呼吁在座的各位成为国家经济和金融领域的决策者和管理者，或者成为未来成功的商业精英。虽然人们不直接从事科学研究，但通过经济和金融手段支持科学，特别是基础科学，将是国家和人民的长期福祉。

最后，我想引用诺贝尔物理学奖获得者康普顿的话:“科学给人类的最大礼物是相信真理的力量。”你们中的一些人将要离开校园去面对一个更加激动人心和复杂的社会，而另一些人将继续他们的学业。我希望这种力量能带给我们乐观、毅力和敏锐的眼光。再次祝贺你成功完成学业，迈向更广阔的世界！