当我们在口头上嘟囔着“遇事不决诺贝尔物理2023量子纠缠，量子热学”，甚或嘲讽着量子波动阅读法的时侯，2022年的诺贝尔化学学奖正是授予了三位量子研究领域的人员。
每一个怀有好奇心的人并不会止步于口头上的玩笑，就会想要步入更深层次的思索。
这么量子究竟是哪些呢？学习量子热学有哪些用？被传的唬人其玄的量子纠缠又该如何理解？关于宇宙是连续还是断续，我们又能晓得些哪些？在新一期的圆桌派上，中科院化学所研究员曹则贤、《读库》主编张立宪、著名主持人窦文涛、“雨果奖”得主郝景芳将和你们一块聊一聊。
01
学习量子热学对通常人有哪些用？
曹则贤：假如我们是从1980年普朗克最先提出能量量子化算起，这件事到如今早已是120年了，它应当成为我们这个时代上面通常受教育者的知识标配了。
窦文涛：我以前在您的课上看到过这样一个观点：“每个时代的人都要有一个基本常识，不管是哪一个行业。比方说，在唐代的某个时侯，晓得月球绕着太阳转，这是作为一个公民应当晓得的基本知识，倘若不晓得都会很愚蠢。”
围绕量子热学这个话题可以聊一聊吗？不光是我自己感兴趣，如今这也是一个潮流话题，无人不谈量子。那了解量子热学对我们通常人有哪些用？
曹则贤：好多！明天我们这个时代基本上能用到的元件，比方我们把讯号图片传输出去诺贝尔物理2023量子纠缠，背后用到的技术基本上都是量子热学所带来的。
工业化社会到目前为止是经过了三次工业革命，加上现今的工业4.0，它不叫第四次工业革命，并且它们的标志物都是数学学。第一次是热力学；第二次是电；第三次就是量子热学；第四次就是上面三次工业革命的叠加。
生活在昨天的人，你应当问，哪些地方用不到量子热学？
对于哪些东西是否有用这个问题，我的标准化回答，都是你先学会，俺们再聊。由于你学会了之后，自然在生活里会有用它的情境。
02
“一尺之棰，日取其半，万世不竭”可能吗？
郝景芳：现代数学为何要一层一层把物质往下分？由于人们总想晓得最深处哪个核心是哪些。质子和中子往下去分，会有夸克。
曹则贤：夸克也是我们碰撞才晓得它们存在的，如同一个一个小铃铛似的。
郝景芳：我们从理论上把物质分到夸克，并且如今再往里边分，还没有真正地达成共识。而且，越往里边科学家都会发觉一大堆各类各样的粒子，它们都是静止且质量为零。
曹则贤：对于我们追究微观世界下边是如何构成的时侯，这个逻辑链是由不得你随意往下问的。举个简单的事例，中国的古典哲学上面有这样一句话：“一尺之棰，日取其半，万世不竭”。这句话似乎有道理，虽然没道理。
由于作为一个数学学家，当说“日取其半”的时侯，要考虑运用哪些工具，例如说用刀，这就是数学学的基本研究方法。当我们拿刀切香蕉的时侯，香蕉会弄成比原先小的几块，这么研究就推到了下一个层次。
我们再把甘蔗籽和香蕉籽碰撞，又步入到下一个层次，可能就到分子的层面。你想步入那个层次，只能拿这个层次本身当刀，是不可能永远砍下去的。
03
量子热学是哪些？
郝景芳：量子热学，它是关于可能性和确定性的。它用波函数来描述粒子的状态，实际上它是机率波。类比而言，对于你可能出现的一切地方，你出现在那里都是有机率的。
例如说，文涛老师录完了节目，可能会出现在上海市的多个场所，每位场所都有机率，可能文涛老师家的机率是最大的，这么它是关于可能性的波函数分布。
此外，量子热学说的是检测的时侯，会检测出一个确定性的位置。我们可以按照自己的一些心理情况去体会一下，例如：在你作出一个决定之前，在我们心里，所有的可能都是叠加在一起的，哪些都有可能，而且你作出决定的刹那间，它就总会有一个确定性的推论。
04
哪些是量子？
曹则贤：“量子”的英语是“”。虽然这是一个拉丁语词，意思就是“多少”，也即“多少钱一斤”的多少。“量子”的本意在生活中并不奇怪，这么，它作为一个科学概念的时侯，为何会显得奇怪呢？
对于许多东西，我们一开始觉得它是连续的。诸如：我们常说“抽刀断水水更流”。我们就觉得水是连续的。同样的，人类发觉电的时侯，叫它“电流”，也是觉得电是连续的概念。并且人们渐渐认识到，电是有最小单位的，正如人民币的最基本单位是一毛钱一样。
虽然量子的行为如同供销社卖金属针一样。两毛钱能买三根针，但你不能三分之二毛钱买一根针，要不然你一毛钱买一根针，要不然存够两毛钱买三根针。这就是说钱是量子化的，我们没法花出去三分之二毛钱。
同理，我们一毛钱也买不到1.5根针，从这个角度来说针也是量子化的。所以说量子是不可分，不连续的。
张立宪：对于我们这些“土豪”来说，尽管人民币的这个基础单位是分，并且我“土豪”不在意分了。
曹则贤：对！这就是大量行为。大量行为就是一个精典连续行为。如同核桃米一样，远看是一盘，近看是一粒一粒的。
05
观察者是否影响观察对象？
郝景芳：在真正的量子热学上面，我们实际上觉得这个东西是哪些都跟我们如何看待它有关系。
曹则贤：对！观察影响不影响对象取决于是用哪些观察哪些。例如：在一个晚宴上面，我观察一个挺好看的女宝宝，但人家对我根本就不在乎，这么，我观察到的这个男孩净高一米七二，穿着黑色礼服，这都是客观的，这个层面上可能就没有影响。
然而，假若是她心仪已久的男宝宝，男宝宝又是中学的校草，这个时侯再观察她，让她看见了，这个层面上，男孩一定会受女孩的影响。
06
物质的本质是哪些？
郝景芳：薛定谔曾援引过这样的描述。在化学学家看来生活中全是空空的，硬的也没有，颜色也没有，味道也没有。例如说我们在椅子上用手指托着脖子，化学学家觉得我们是虚空支着虚空，哪些都没有。
曹则贤：是有电磁互相作用。
郝景芳：是这样的，当你们学数学学，学到深处之后，会发觉它都是同样的基本粒子，但是就只有那几种基本力。其中我们能体会的，也只有电磁力和引力，之后把这种全都给归类了之后，虽然，人们靠自己的脑子和意识建构出了一幅直观世界的图象。
而关于世界的图象，就是我们个人的建构。换句话说我们的世界观是我们的脑部想下来的。所以椅子有它自己的原子粒，我们跟它有电磁力的互相作用，之后，我们在脑子中就建构了这样的一个东西。其实物理学学到深处之后，会和我们人对这个世界的感知有关系。
曹则贤：虽然在中国唐代早就有“子不语怪力乱神”的说法。就事论事，就着公式说化学。
07
光合作用竟然也和量子热学有关？
郝景芳：前三天我看见一件令我惊艳的事情。有人说，叶绿素吸收光，之后形成万事万物能吃的东西，这也许是有一个量子热学的过程。实际上人们在完全不晓得这个事情的时侯，并不耽搁种庄稼。并且当我们有了这种认知的时侯，你会发觉农业就不是从前的农业了。
曹则贤：我还想以此机会向社会传达一个极其重要的概念。即在我们这个工业化时代里有一个重要的方向，就是农业的全面工业化。它不是简单地说是机械的使用，而是要从微观层面起来操控农小麦的生长。
窦文涛：对，我就感觉有些不可思议的事情将来会发生的。
08
量子估算是否一定优于精典算法？
曹则贤：当我们开始用量子算法解决问题，最终实现了“量子霸权”。但我们中国科大学理论研究所的一个很年青的研究员张潘，她们的精典算法把“量子霸权”比下去了。
《》杂志也即将承认精典算法在估算速率、有效性来说来说是优于原先提出的“量子霸权”的。
郝景芳：实际上，量子估算从原理上比精典算法好的地方是哪呢？例如说，文涛老师做完节目之后，想去找自己的一个朋友。这个朋友有可能在这个城市上面的任何一个角落。我们精典的算法，就要自己去这个城市上面每一个场所全都遍历一番能够找到他。
然而量子估算它的用处是哪些呢？就是因为是波函数（机率波）状态，文涛老师出现有一切的可能性，之后这个波函数在城市上面一扩散，就直接在某一个地方碰到了朋友，最后就径直地过去了。也就是说，量子估算这一个基本的量子，它有很多个态，可以同时开始去搜索，之后直接就碰到了哪个正确答案。
09
量子纠缠又该如何理解？
郝景芳：能纠缠的粒子，不是说咱俩现今头上的粒子能够纠缠，能纠缠的粒子，可能在出生的时侯，就要纠缠在一起。之后，把它们其中之一领到300亿光年之外，它还是有超距作用的。
然而这个粒子，假如在中间的过程中遇上了检测或则其它的反应，这么，它们两个的纠缠可能就被破坏了，也就没有互相作用了。假如在宇宙大爆燃的时侯，所有的粒子在当时生下来的时侯，全部都纠缠在一起，到了明天，还有没有这个互相作用？
这个不好说。并且，至少我们的日常生活中，不同人身上的粒子没有纠缠，哪怕是同一个人身上的粒子，也不纠缠。其实，我们须要制备十分特殊的这样一对纠缠粒子，才才能有超距作用。
窦文涛：那它们是如何传递消息的呢？
曹则贤：事情是这样的，我们要理解纠缠这个事情，就要先理解它的背面，哪些叫不纠缠。例如两个人出去喝水，收钱的时侯AA制，那这两个人就是不纠缠。假如是一对夫妇出去喝水，无所谓谁收钱，由于法律都规定了财产属于共同所有，这就是纠缠。
比方说一左一右的手套，它们就是纠缠的，例如明天要出差的时侯，忘拿了其中的一只，在外省出差打开袋子的刹那间，见到了袋子里的那一只。你立刻就晓得了家里的那只是右臂的还是手指的。
郝景芳：我借用曹院士那种手套的事例，可能更能看出这个纠缠奇妙的地方在那里。量子和精典不一样。精典的是，这个手套是右手的，在开箱之前它就是右手的。你开箱，它就是右手。
而量子跟检测有关，这个手套在你打开袋子之前，你不晓得它是右手的，还是手指的，在打开袋子的一霎那，它弄成右手的或则是手指的，这跟你的检测有关，它有一定几率是右手，也有一定几率是双手。
然而量子纠缠它的一个奇妙的地方就在于，你开这个袋子的时侯，它是右手的，这边就是双手的。它有一半的机率，那边是双手的，这边就是右手的，这确实不是事先定出来的，而是互相影响的。
本文整理自《圆桌派》