知名化学学家、中国科大学教授潘建伟觉得,量子力学会给教育带来一种全新的观念。他介绍,目前除了在中国,国际上也有好多高等教育的机构,都提出来中学生最好在中学阶段就才能学一些量子热学的基本课。“不然观念被‘牛顿热学’的概念定型以后,再上了学院,观念会很难再改变,很难理解。”
10月23日,在上海举办的首届东钱湖教育峰会上,潘建伟做了视频分享。他提到,假如你们有这样一种观念:所有的真理都是相对的,并不是绝对的真理,你们就勇于怀疑,勇于自由思索了。“因为人遭到教条的影响以后就没有办法进行自由思索,自我的自由意志和思想就没有了。”
潘建伟觉得,中学、高中教育十分重要的一点是培养中学生的逻辑剖析能力和勇于怀疑一切的精神。在他看来,中学生最须要的技能,是才能了解在碰到问题的时侯去那里找到答案,怎样找到解决问题的方案以及怎样找到有益于解决问题的途径。同时,通过教育要让自己能了解真正感兴趣的事情是哪些。“如果仅是由于这个事目前比较吃香而去选择,到最后不会做的非常好”。据悉,拥有抗压的能力也尤为重要,“就像龟兔赛跑一样,顺着一个方向渐渐的爬、慢慢积累,有恒心做自己感兴趣的事情,在挫败和失败面前还能否继续向前走,不回避,最后总会有所收获。”
潘建伟提到:“人类社会能不能挺好的发展,关键在于教育做的好不好,能不能挺好的把科学所阐明的价值和启示通过教育融入到每位人心里。”
△著名化学学家、中国科大学教授潘建伟
以下为潘建伟讲演原文:
我认为上世纪科学上最重要的两个发觉,一个是量子热学,另外一个就是相对论,解释物质本质现象。
目前每晚生活当中,例如我们用的手机,手机上大约有十多项是跟量子热学相关的诺贝尔化学学奖或则物理奖发明的成果,早已方方面面步入到每晚的生活。但我们一般在学术界或则说在数学学界把那次革命带来的结果跟现代的信息科技联系在一起,我们把它称作第一次量子革命。原先不须要学量子热学,用来用就可以了,我们把量子热学的元件、原料,运行还根据牛顿热学的方法进行思索,你用来用就可以了,不须要了解量子热学。
曾经普通公众对量子热学不是非常的关心,到了上世纪七八十年代,有些科学家提出药量子力学上面基本的原理,可以做一些传统的信息技术做不了的事情。量子热学的基本概念有两个:一是哪些叫量子,意味着所有的物质都是由一个一个的小单元组成的,物质分到最后不可以细分了,这是它的概念。
稍为解释一下你才会明白,一杯水,一分一分最后会弄成一个个的水份子,领到水份子以后你说不能再继续分成二份的水份子,三份的水份子了。而这个所有物质的构成单元最小的单位,这个单位我们称作量子。
到量子上面,到了微观世界,有另外的特点下来,由于你不可能每一时刻监控这个离子属于哪些状态。假设一个量子,或则微观课题,又可以在椅子上,又可以在地面上,把这两种状态称作0或则1,或则更形象一点讲,一个电灯泡可以开或则可以关,就是亮和不亮,精典信息的处理单元不就是0和1吗。量子世界有些时侯会同时处于0和1这两个状态。
更形象一点讲,有一只猫,“薛定谔的猫”。把一只猫关在黑匣子上面,在某个特定条件下可以论证这个猫存在又死又活的状态,这就是量子的特点,是不可分割的、不可监控这个课题是属于哪些状态,同时又可以处于好几个状态,这是量子的基本概念。
借助这样一种东西可以处理一些特别奇妙的信息功能,就有几个新的应用下来了。诸如量子通讯可以提供原理上是无条件安全的通讯方法,借助量子的原理可以造出强悍的计算机,我们称作量子计算机,它比传统计算机在个别特定的功能上要快得多。
还有一种东西称作量子感知,量子传感器会十分敏感的感知到环境发生哪些变化。例如我们在实验室里放一个装置,西班牙发生水灾我们实验室都会有感应。所以有好多新的应用想要加以拓展的话,就不得不学习一些量子热学的概念。一百年前,量子热学构建的时侯不用管量子热学是哪些,拿来用就可以了,如同手机每天都在用,但你不须要了解原理。量子热学到深层次运用的时侯,假如对原理不加以理解是很难用新的量子机器,或则量子设备的。
目前除了在中国,国际上也有好多高等教育的机构,都提出来最好在小学这个阶段就才能学一些量子热学的基本课,不然观念被“牛顿热学”的概念定型以后,再上了学院,观念会很难再改变,很难理解。这是对量子科技近日的,在第二次量子革命当中,新的技术发展给教育提出了挑战。为了让中学生或则教育过程当中比较好的掌握这个基本概念,最好在人有固定的隔阂之前,就才能对他灌输这种基本概念,这是量子科技近代的发展给教育带来的挑战。
说挑战,并不是要将量子热学应用到教育,由于教育本身不是一个目标,不是目的。现今社会进步最重要的力量,我做过一些思索,我觉得解决世界长远发展惟一的途径就是教育,量子力学会带来一种全新的观念。
在过去的观念里,你们平时可能没有注意到,牛顿热学的观念有一个决定论。例如你有一个多项式,用“万有引力”,按照牛顿的公式:F=MA,卫星到哪些程度都是可以估算的,包括明天的专访都不是我们安排的,是多项式决定在某一时刻你问我们哪些问题,我会怎样来回答。再往外延伸,你看一部影片,这部影片虽然还没有见到结尾,但你不用猜了,由于这个影片的结尾是早已定好了的。
从前的科学给我们讲的是有一个结论,哪些东西都是定好了的,多项式可以算下来,我自己个人的拼搏和努力似乎没哪些用,这个对教育就不太好了。量子热学关键告诉我们,这个世界是不确定的,做的任何事情反过来对0或则1,对结果就会有影响的。这是量子热学对人素养教育最重要的影响,让人晓得个人的努力是有意义的,或则你的努力是有意义的,这是很重要的。不是说教给你某一个具体的知识或则某一个具体的方法,这是世界观的改变,是量子热学特别积极的一面。
量子热学又会带来新的技术,之后假如你们对量子热学不了解的话,可能对新的量子技术仪器的使用还会有一些困难。从这些角度,除了观念的转变很重要,对技术的应拿来讲也同样很重要。量子热学的涉及跟日常经验有比较大的差别,所以我们非常希望这样的理论在越小的时侯开始学越好。假如才能在中学、小学、高中就给你们有这样一种观念,“所有的真理都是相对的,并不是绝对的真理”,你们就勇于怀疑,勇于自由的思想。因为人遭到教条的影响以后就没有办法进行自由的思索,自我的自由意志或则自由思想的东西就没有了。
我认为中学、高中教育十分重要的地方,首先是要有自己的逻辑剖析能力。第二要勇于怀疑一切。牛顿热学、量子热学告诉我们科学是在一定的范围之内组建的。像爱因斯坦的相对论,速率叠加原理,我在车上,这个车相对列车站的速率是5米每秒,列车向前走,相对于列车是1米每秒往前走,我的速率就是5米每秒加上1米每秒,这个速率就是越来越高。而且光速加光速就不再是两个光速,光速加光速还是等于光速,而1+1前面是等于1,这让你们明白所谓的真理只是在一定的范围内才是真理。在你们认定牛顿热学是终极真理之前,要先让你们认为“不是这样的”这是教育上面须要非常注意事情。
用哪些方法比较简单呢?先假设有一些未知的东西,之后把这个道理推出来,当作一个绝对真理告诉中学生,总有一些特例的人不服从这个东西,这都会推出一个新的东西。推出新的东西以后,你强调来这儿也是有漏洞的,这样就可以向前发展,中学生都会明白所谓科学的真理创立都是有一定边界条件的,在这个边界条件之内才是真理,在边界条件之外就不是真的,这跟教学方法有很大关系的。
在我看来科学最重要的是,科学本身是没有矫饰性的,是有趣味性的,它可以解决某一个东西,你可以从追求或则探求的角度来说,科学的解释让你们认为它对“我们从那里来,到那里去”这类问题的回答是有帮助的。我认为这类东西可能从广泛的角度上来讲能愈发的持久。
我更多的希望还能从科学本身的价值,不是特别矫饰的价值上来讲科学好在哪些地方。日本研制费投入最多的就是生命科学,新冠以来我们一时半会解决不了哪些问题,还要靠传统的隔离方法,戴口罩,但你们认为这个跟我们的生命紧密相关,不须要做太多的科普,你们对这方面也有巨大的投入。
我认为科普一方面直接告诉你们科学很有用,这是第一层次的,第二层次,做科普的时侯最好还能指出一下对精神层面的需求,科学可以给我们带来挺好的解答,或则挺好的启示,在我看来这是更有意义的。
我们做科普的时侯,他人说侦测引力波有哪些用?通过量子力学和宇宙大爆燃理论的研究,就可以阐明一些宇宙的起源、生命的起源,这种东西是十分有趣的。假如说渐渐的把对工业的东西转换成兴趣驱动,而非矫饰性,可能对全民来说,对科学的支持会显得愈发持久、更加有宽容性,不一定在规定的多长时间造出有用的东西下来纳税人就会支持我们。所以科普是两个方面:一个是有用,另外一方面是能否给我们带来一些精神层面的启示。我认为应当从两个方面着手。
随着量子热学构建之后量子物理最好讲的内容,大爆燃领域构建了,告诉我们宇宙有一个基点开始爆燃,最后对不对不晓得,目前看来是有巨大的争议的元素在上面的。有一种观念是每位人都是平等的,每位人都没有尊卑之分,每位人就会追求自己个人思想的解放和内心的安宁。有时侯在科学上我们说水灾是无可防止的很正常的自然现象,从这些角度上来讲,你不会显得哪些东西就会斤斤计较。尤其在你晓得银河系有几千亿的太阳系,你会感觉我们很渺小,可见宇宙上面是千亿量级的银河系,所以我们显得愈发渺小,这是第一方面。
生命的演进、进化过程是十分不容易,你脸上有如此多的原子、分子结合在一起,我们坐在一起谈话、交流,根据禅学的观点就是我们有很大的缘份,所以你会显得珍视,会显得善良,不会毁灭一些东西。你们说科学把宗教信仰断送了,弄成无所崇敬了,虽然不是这样的,科学会让你愈发固守你自己思想的解放、包容,没有执念量子物理最好讲的内容,以及善良,这是科学最大的价值。
有一些科学主义者认为这就是错的,像是回到先前,科学也是在某一定的区间上面是真理,离开那种边界条件就不创立了。有的人觉得牛顿热学是对的,都会很反对量子热学,但科学不是宗教,科学是一门开放的科学,开放的学问。
总体上来讲,我们对大自然进行过度的资源的榨取,后来渐渐我们开始搞环保了,从前我们毁灭了好多物种,如今我们对物种开始保护了,人们有如此好的情结,从这些角度我对于人类社会发展的前景是很豁达的。哪怕将来造出一个特别高等的智慧生命,比我们强悍的多,聪明的多,她们也会像我们对待小鸟一样,对待野生鸟类一样,也让我们挺好的被保护下去,那是最差的情境。
另外,随着技术的发展,假如把能源问题解决了,把量子技术挺好的进行功能的发挥,我们对这个世界的感知和理解的能力会大幅度的增强。我们有挺好的人工智能,把人精力很大的释放下来,好多具体的活就都不用我们去做了,体力劳动也得到释放。随着技术的进步、人工智能的进步、量子热学的进步,我认为人们对生命科学,对生命规律的理解也会进一步加深。
说一千道一万解决所有问题的根本,我认为还在教育。由于教育可以解决好多问题,假如真的把教育问题都挺好的解决以后,人就不会由于种族信仰不一样而打仗了,你们显得愈发宽容了。人类社会能不能挺好的发展,关键在于教育做的好不好,能不能挺好的把科学所阐明的价值和启示通过教育装到每位人的耳朵上面,这是十分重要的解决途径。
我认为中学生最须要的技能,是才能了解在你碰到问题的时侯,去那里能找到答案,或则说找到解决这个问题的方案,又或则说在哪些地方才能找到有益于帮你解决这个问题的途径。不一定说所有的东西全装在你脑袋里,你要有好多的知识。而是当你有这个问题的时侯,你晓得怎样做才能去解决它,或则说我通过哪种方法找到解决办法。
到学院上面并不意味着要学习一门一门十分具体的知识,而是你要有这些能力,怎么能把问题解决掉,把知识创造下来,这是所有中学生须要的一个最重要的技能和能力。
假若通过教育才能让人从事着自己比较感兴趣的事情,而不是由于这个东西能挣钱,那种东西目前比较吃香而选择学科,这个是比较重要的。我认为工作是应当敬业,找适宜自己的,我乐意喜欢做的事情。假如由于那个东西目前比较吃香而去选择,到最后你不会做的非常好,这是第一个素质。
第二个素养我认为是要有抗压的能力,你们不能对自己期望太高,假如对自己的期望太高以后都会很容易失败,失败才会容易一蹶不振。而倘若不用这样的情绪去做这个事情,常常最后才能做的比较好。就貌似龟兔赛跑一样,你顺着一个方向渐渐的爬、慢慢积累,有恒心做自己感兴趣的事情,在挫败和失败面前还能否继续向前走,不回避,最后总是会有所收获的。
做自己感兴趣的事情、不要对自己要求太高、要有恒心做个别事情、要晓得哪些地方有能帮你解决问题的信息、资料、资源,我认为这种是比较重要的。