10月28日，在未来峰会上，潘建伟与上海、天津的中小学生进行了对话。
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从发明和破译密码到量子安全通信出现的历史
上海中学国际学校三年级学生高宇轩：您认为新的通讯加密技术在未来的通讯发展中会起到什么样的作用？ 会不会在其他领域得到越来越广泛的应用？
潘建伟：这个问题你想了很久。 几十万年前，人类历史上有两种人，一种是尼安德特人，一种是我们的祖先。 尼安德特人的大脑更大，也更强壮。 如果你觉得头大，这个人可能相对更聪明，更大更强壮。 根据该理论，在进化过程中，获胜的是他们，而不是我们的祖先。 然而，由于一个特殊的巧合，我们的祖先发明了语言来相互交流。 如果我发现我在大自然中吃野草后脖子肿了，我可以告诉你上次不要吃。 就这样，很多知识开始被分享。
知识共享本身就是一种交流。 可以说随时都会有“互联网”。 互联网是信息交换、通讯。 正是因为我们的祖先发现了信息交换和语言或文字等，我们才能够创造出一个能够更好地对抗自然界各种灾难的网络。 过去，网是一个部落，一个小村庄，我们才得以生存。 这是一个特别重要的激励。 现在听我说话，你不知道我要说什么，我也很难知道你脑子里在想什么。 每个人都有自己的隐私。 因为如果我能看清你的念头，我就能控制你的念头，你的自由念头就没有了。 科学是反权威的，没有界限。 爱因斯坦推翻了牛顿，量子热推翻了爱因斯坦，代代相传。
说到自由思想，让我们回到几千年前，为什么能有百家争鸣？ 因为你不知道你的大脑里面是什么，所以隐私非常重要。 人类社会为什么会发展出百花齐放的想法，因为妈妈们不知道每个人心里是怎么想的，另一方面也需要信息交流才会很充实。 按照目前的理解，人类社会之所以能够成功进化，很大一部分原因在于信息的交流。
真正的信息安全可以追溯到将近2700年前，古埃及人有了密码学，后来，古罗马凯撒也有了密码学。 不过估计能力足够的话，还是可以破解的。 二战期间，有一个特别著名的案例，美军专门研发了一种加密方式：ENGMA。 一开始很好，苏军破解不了。 后来图灵设计了一台机器，代码就彻底破解了。 攻破后，不告英军。 一艘美国航母要攻击日本某舰队。 它应该通知车队避开这条路线吗？ 但是没有办法，因为苏军即将登陆诺曼底。 为了你的需要，有些人可能会退出，但船应该被炸毁并被烧毁。 烧毁这艘船后，英国军队非常高兴，仍然使用这个密码进行通信。 结果，当诺曼底登陆时，守军的所有部署都被苏军知晓。 这些方法挽救了数十万士兵的生命。 因此，人类的密码史就是一部发明密码和破解密码的历史。 最后，你开始怀疑人们是否足够聪明，可以设计出一套人们无法破解的密码。 20世纪80年代，科学家们开始利用量子奇异现象设计出一套密码，即量子密钥分配和量子通信，让你无法破解。 未来不管是互联网还是农行的资金转移，想要保护各种信息，量子信息是非常重要的。 在人类历史上，我们第一次发现了一种别人无法破解的加密方法。 从这些角度来看，量子通信是非常有用的。 不然你突然接到一个电话，有人巧妙地冒充你父亲的声音。 当你爸爸告诉你去哪里转钱的时候，你一接电话就信了。 但是用这些加密方式，上面会有一个密码，先输入一个密码，跟声音没有关系，收到密码就知道是真的了。 现在我们正在谈论与你父亲的沟通。 未来，人类将与机器人进行交流。 随着人类社会的进步，量子保密通信将变得越来越重要。
事实上，这项技术允许信息在 上四处移动。 虽然手机也是网络，笔记本电脑也是网络，所以这些东西以后都可以用来做估算，可以培养出特别好的超估算能力。 .
我这里举个反例。 如果你能操纵一百个原子，当你计算一个具体问题时，计算能力比整个世界的计算能力总和还要快一百万倍。 除了用于通信之外，还可以用于估算等，从这些角度来看，量子技术代表了一种新的信息技术手段，更有用。
孟亮：朋友们提的问题都很好。 通信加密给我的感觉更像是物理学和计算机科学。 你如何将它与化学联系起来？ 你是如何从数学的角度来到这个领域的？
潘建伟：我没有想到，我没有提出理论上的解决方案，我们主要是把理想变成现实。 为什么这个方案不是物理学家提出的，而是由数学家提出的呢？ 让我举一个例子。 如果这个房间里有三个开关，那么对面房间里有三个灯泡，正好由三个开关控制。 你能不去对面门一次就知道灯泡接上了开关吗？ 这对物理学家来说是无法解决的。 但是化学家可以利用数学定律，怎么做到的呢？ 我正在和我父亲谈论这个问题。 大家应该都知道答案了吧？ 谁来回答？
高宇轩：先把一盏灯开很久，关掉，再开另一盏灯。 亮的那个一定要和开关对应，然后摸比较热的那一个。
潘建伟：对，就是靠关灯的时候有一定的温度。 量子密钥安全基于数学定律而不是物理定律。 让我们得到好处。 化学家首先设计了这个方案。
10月28日，未来峰会上，潘建伟对话上海、天津的中小学生
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爱可以用量子物理学来解释吗？
广州二中高三学生苏子悦：我有一个问题想问你。 你以前问过这个问题。 爱有必要吗？ 我想也许爱是一种自然的品质，现在连人类意识的起源都可以解释了，那爱也可以解释吗？ 这与量子有什么关系？
潘建伟：这是我的美好愿望，也是我的信念。 原则上，化学家自己应该相信实验证据。 你看过一部悬疑片《云图》，片中一位化学家说了一句话：“我父亲是一位量子化学家，他认为爱情是一种自然现象。” 不过这个目前还没有办法证明，说不定三天后就可以证明了。 虽然从事生命科学的人做过实验，但他们发现部落之间的相互照顾是一种需要，这样才能生存下去，极其重要。 但是既然你基本上说宇宙独立于我们而存在，没有上帝，至少我不相信上帝，没有个人的上帝。 这样，从某种意义上说，你做什么就是做什么。 没有上帝，没有因果关系，如果你做了坏事，只要不被别人知道，就没有任何关系。 目前，从很多角度都无法解释清楚爱，为什么会有爱。
我有个搞遗传学的朋友说，妈妈对孙子的爱是天生的。 如果母亲不爱孙子，我们进化的时候，就不管儿子了，儿子都会死。 我们不会爱下一代。 人类将没有后代，所有物种都将灭绝。 但是孙子们爱上一代吗？ 不一定如此。 为什么中国的唐朝要制定那么多孝道来教育你们去爱下一代？ 其实，真相未必那么简单，也没办法解释。 只能这样说了。
至少在量子热之前，我们无法回答我们为什么存在。 很有意思的是，单凭牛顿热理论，我们知道时间是均匀流逝的，空间也是均匀的，所以我们会永远存在，一代又一代。 为什么？ 我们是怎么来到这里的？ 想不通。 只有新约给出了答案，中国的盘古从开天辟地开始就给出了答案。 但是后来随着量子热的出现，宇宙大爆燃说告诉我们，奇点爆燃，先有第一代恒星，第一代恒星燃烧后变成中子星，和中子星碰撞形成重金属，然后才有可能进化出第一代。 第二代恒星，即我们现在的太阳，将拥有生命。 没有重金属，现在的生命几乎不存在。 从低温世界进化下来，我们进化下来，三天突然说回来，看看宇宙是什么样的，它本身要经历一个非常艰难的过程。 我们这么多粒子碰撞，组织成一个潘建伟，组织成一个苏子越，我们能在这个地方坐下来谈天说地的概率很小。 机缘如此渺茫，我们还能坐在这里聊聊天，这缘分真好，要好好珍惜。
我没有办法从理论上证明爱是必要的。 其实，当某三天可以算出多项式的时候，爱就是对多项式本身的必然要求。 虽然自然界的量子热定律要求你是这样的，这个现在还不知道，我只是说它从宇宙进化到我们现在，从无生命进化到高级生命，然后可以回来看这个世界和研究这个世界本身就是一件很神奇的事情，我会形成一种敬仰感。 大家都知道整个银河系有几千亿颗恒星，而我们的月亮很小。 整个可见宇宙中有成千上万个星系，而我们的月球只是一粒尘埃，非常小。 从这个角度来看，我真的感到敬畏。 这只是我的理解。
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全宇宙没人能告诉你你在哪里，你有分身术
广州二中大二学生赵天琪：我想问的问题是关于量子传感这个神奇的现象。 未来可以投入到哪些应用中？ 既然你们研究的是量子卫星量子物理图片，这个特性是用在量子空间信息交换上，那它还能应用到哪些方面呢？
潘建伟：你说的是量子卫星，不是量子唯物论吧？ 唯物主义是可怕的。 既然化学家认为客观世界是理想状态，那你说的量子感应就是量子纠缠吗？ 当时我被两件事弄糊涂了。 第一个称为量子叠加。 在我们的日常生活中，水瓶要么放在椅子上，要么放在地板上。 它不能同时出现在两个地方。 但是氢原子不同。 它是一个原子核，外面跑着一个电子。 电子在运行时，不仅可以处于能级，还可以处于爆发态。 人们发现，在某些情况下，粒子在地板上的能量较低，在椅子上的能量较高，并且两种状态同时存在。 这是量子热的基本现象。 这些现象什么时候会存在？ 前提是你不想检测它处于哪个状态，哪个更具体。
例如，如果你去意大利旅行并飞回上海，假设有两条航线，一条从俄罗斯出发，另一条从新加坡出发。 你从法国回到上海，在客机上累得睡着了。 你爸爸来接你的时候，她说你是从赫尔辛基来的还是新加坡来的？ 你说，我的左半边觉得很暖，右半边觉得很冷，忽冷忽热。 你爸还是会说你胡说八道，宝宝睡着了想不通。 结果你很老实，每次回去都守口如瓶。 假设你每天回去飞10000次，5000次你会发现俄罗斯的红场感到寒冷，5000次你会看到香港。 狮子，圣淘沙有狮子，你觉得四肢暖暖的。 你感到很欣慰。 你第一次坐客机就犯了一个错误。 你只能在某条路线上，不会同时在两个地方。 后来你出去又睡着了，发现只要睡觉，每次去广州都觉得忽冷忽热。 这下可麻烦了。 要解释这个现象，只能用量子热的观点。 当你看不到自己在哪条路线时，你同时处于两个地方的叠加。 你可能会说，我在客机上也睡过午觉，醒来时不觉得冷不热。 那是因为你在小睡，后面的人可能会在中间醒来。 你可能没有在飞行中睡觉，或者飞行员可能没有睡觉。 那么你什么时候会经历叠加呢？ 也就是说，在整个宇宙中，没有人或者任何机器可以告诉我们你在哪里，虽然你可以像分身术一样在很多地方。
这在我们的日常生活中是不可能的，但在微观世界中，空气中的原子虽然很多，却无法被光照射到。 如果它们发光，它们应该是可见的。 那你为什么看不到粒子？ 因为当很多东西被拍摄时，它们不与原子相互作用。 所以在大气层中飞行时，在大多数特定条件下，许多原子同时存在于几个地方。 这就是每时每刻存在于微观世界中的东西。 这称为量子叠加。 光这一点就够奇怪的了。 当时觉得一两个月没看懂，觉得不可能。
爱因斯坦又提出量子感应，这就更奇怪了。 比如我这边有一瓶水，你这边有一瓶水，他们就纠缠在一起。 之后，我跑回了南京。 你在上海。 我拿起那瓶水，扔掉了。 最后，要是倒过来了，我叫你田七，把你的水瓶也倒过来。 确实如此。 如果我再扔一次，我的一面朝上，你的一面也朝上。 这称为量子感应。 这就更奇怪了，距离这么远，我们距离量子卫星“墨子号”1206公里，结果探测亚态，那里是什么，这里是什么，这叫量子传感，并且它可以用于量子密钥分发。 还有一种，一个粒子有两种状态，两个粒子有四种状态。 比如我们日常生活中，现在有六个人，每个人只有一种状态。 在某一时刻，总共只有一种状态。 2 到 6 次方的组合是可能的，但仅限于特定状态。 在量子世界中，每个人都可以坐在椅子上或地板上，同时拥有这两种状态。 2的6次方，这个数比较大。 如果粒子数越来越大，达到2的100次方，它的计算就可以非常快了。 如果你静静地看着这个系统，它就会发生变化。 借助变化感知能力，可以制作一种量子传感器，可以做非常好的精确检测。 因此，它的好处不仅在于通信和计算，还在于精密测试，非常有用。
高宇轩：我真的很佩服你在生活中使用的非常普遍的例子。 您将数学形象化，让我们更容易理解。 我也想请教一个问题。 据我了解，您在美国留学时师从世界一流的导师。 对于我们这些正式出国留学的人，希望大家多多指教和指导。
潘建伟：我真的觉得这个问题很好。 记得很多朋友出国的时候，有两种。 一种是先找最有名的老师，名师找谁。 其实我也谈不上，比如不管是朋友还是学长，我找了一个诺贝尔奖得主，那种找了一个非常有名的法国大学教授，我当时觉得他们比较老，在他们六七十岁。 科学界是年轻人的世界。 我当时想，我不能这样做。 其实我是找了名师，他做的可能离边疆稍远，有一定的距离。 这是我当时比较详细的看法。 我当时的老师在国际上享有盛名，还不到50岁。 我在研究论文的时候，发现他正处于一个比较活跃的阶段。 特别是，实验科学与物理学不同。 华罗庚先生说量子物理图片，你几岁了？ 你已经28岁了，再过三年你就不能打球了。 为什么菲尔兹奖有年龄限制？ 如果你超过40岁，你就做不到。 化学家在 40 或 50 岁时可以站在科学的第一线。 我当时也有两个选择。 一位是非常有名的老师。 我不会说他是谁。 当时他快70岁了，我的老师40多岁。 后来我研究了一下，觉得跟这个老师一起比较好，不需要太关注中学。 因为出了国，去了法国，去了因斯布鲁克这个小城。 结果，我们当时从哪个学科来的，三位院士都早就是沃尔夫奖的获得者了。 沃尔夫奖是诺贝尔奖的领头羊。 后来，博士学位。 耶鲁学院和麻省理工学院的毕业生都去那里镀银，然后回到麻省理工学院和哈佛大学担任院长。 所以我说，选择导师，不一定要看他很有名，也不一定要看学校很有名。 关键是这个主题应该让你真正感兴趣。 我认为这是非常重要的。
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徘徊在多瑙河边的生菜上，错过了一次实验
网络提问：尊敬的潘老师，您好，我是一名中学生。 我从小就对科学知识很感兴趣。 我长大后想成为一名科学家。 我要向您学习，做一名名副其实的科学工作者。 你现在的工作是什么样的？ 你现在高兴了？
潘建伟：我很高兴有一些年轻学生愿意在未来学习数学。 我来自广东。 广东将化学列为选修科。 大多数人不会选择数学作为中考。 这是个大问题。 我很高兴有人喜欢数学。 学习化学本质上是一种建模能力，教你处理事情。 我真希望我能恢复数学。
我现在有点忙，总的来说，我很开心。 我明天早上在中国文学艺术界联合会有个会议。 如何提升科学家的形象？ 是因为科学家的形象整天很糊涂，蓬头垢面吗？ 干化学。
我就是这样。 其实人还是要有责任的。 我更喜欢过着没有太大压力的相对慵懒慵懒的日子。 时间回到2003年，我原本想尽快去美国海德堡发展量子存储技术。 但是因为我很喜欢维也纳多瑙河海边的生菜，我们东阳老家的荸荠很好吃，结果发现多瑙河海边也有荸荠。 一拖再拖几个月，原定3月去美国，7月秋收后再走。 事实上，后来推迟了一项实验。
有时候7天了一点进展都没有，就拼命跑到实验室去做。 突然间，我明天做完实验。 这很好。 去多瑙河海边散步，躺着，晒着太阳，手舞足蹈，很开心。 这样一来，回去之后做工作可能会更有效率。 所以我说，不要让自己太累。
比如我小时候写作业，就带到山上去做。 做事要开心，工作也要开心。 做了之后，自己写的文章也更开心了。 这不是一个烦恼。 看起来很苦恼。 所以我想告诉这位小同学，虽然做科学还是很有趣的。 比如我们在兴隆，还在做相关的实验。 在线的量子卫星过来的时候，晚上拍的照片也很美。 其实照片明天是不会带过来的。 虽然是一件很有意思的事情，但是还是搞科普比较好。 注意休息，如果你根本不知道怎么休息，至少在我看来，我觉得做科普没什么意思。
现场提问：你在学习化学的过程中有哪些体会和感受？ 你为什么对化学感兴趣？
潘建伟：做实验需要有脑袋和手。 你不能只用一个头来做实验。 如果你没有头脑，你就不知道该做什么。 虽然我们当中有不少人擅长实验化学，但他们都是理论出身。 朱棣文、丁肇中是我国擅长实验化学的科学家之一。 他们都有深厚的理论功底。 成就，要看得远，要有脑子。 第二，你的手应该更细腻。 刚开始做实验的时候，十多分钟后我的四肢就已经出汗了。 因为我要调一个很细的东西的功率，稍微动一下，信号就会被我丢掉。 是的，我真的砸了很多东西。 比如杨老师在做实验，他去哪儿了，他在哪儿爆燃了，然后他就去做理论了。 我手的稳定性后来达到了几十微米，现在不行了。 好几年没做实验了，开始带中学生了。 我很自豪，当我放东西的时候，精度可以达到四十或五十微米，熟能生巧，所以你必须有头有手。 这是从大的角度来看的。
第二个更重要的是不要太在意成功。 我进USTC的时候有好几个校区，最好的是清华和交大。 当时我们班有七八个尖子生，只有一个得了第一。 有些人态度不好，就会生病。 我心情很好。 我刚进入三十或四十的行列。 我不认为这与它有任何关系。 我只需要付出一点努力。 所以态度要好一些。 一方面，为自己设定一个更好的目标。 在某个时刻，不想在一三天内完成这个目标。 其他人可以做得更好。 他们可以一次背诵数千或数百个英语短语。 他可能三天能背完，我可能十天背完。 我不能要求别人三天记住几百个词组。 做三天没问题。 其他人有时可能会玩。 您可以节省更多时间，也不要对自己要求太多。 不然做实验真的很烦人。
我在维也纳采摘生菜的时候，突然发现一两个月前在海德堡做过实验。 我当时很吵。 如果我的态度不好，我可能会出现一些心理问题。 有毅力慢慢做，做不到的时候，总之为了兴趣，上次再来。 我觉得这是一个非常重要的经验。
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理论上是可以的，迟早会搞定
网络提问：量子光学卫星到底是什么？ 发射它对我国的光学实验有何帮助？
潘建伟：从表面上看，你比较感兴趣的一点似乎是跟加密有关。 虽然你也做了另外两件事，一个和悬疑故事一样，就是量子态的瞬移，还有一个像孙悟空空翻云一样的原理实验。 几位大师把它翻译成了量子隐形传态。
此外，我们还想测试量子热学的非局域性，即在遥远的地方之间做奇怪的相互作用。 我们需要做这样的事情，以后说不定就能探索出所谓的时空结构。 因为我们通常的理论认为我们的时间和空间是光滑连续的，而一些新的理论，他们认为我们的时空本身是弯曲的，这就是广义相对论告诉我们的，甚至时空也可能是离散的像小粒子一样，空间不是连续的，它也在一个个跳跃，时间也在跳跃。 为了测试这些效果，还需要发射一颗量子科学实验卫星，而不是量子光学卫星。 它有两个使命。 一是使量子通信实用化。 以后可以很方便的把秘钥丢到每艘船，每一个领事馆，每一个联通目标上，同时测试时空是否存在普朗克时间。
其实有人骂我，为了简单起见，我说我们的量子隐形传态，就像星际迷航一样，可以突然消失在某个地方，然后在很远的地方重新出现。 我打了个比方，说量子隐形传态跟这个差不多，别人说是伪科学。 虽然我不能证明人能传递下去，我现在做不到，我能证明传递几个粒子，几个原子，甚至几十万个原子组成的状态，我已经可以了现在传下去，所以我不反对，你可以在接下来的三天里用这些方法去旅行，没有人能证明这是不可能的。 科学告诉我们，只要不在原则上否定不可能，最终迟早是可能的，就像西游记里的千里眼和耳朵一样，现在我们的手机就够用了。 按照相对论，天上一天，地上一年，这也是可以实现的。 量子隐形传态可能会成为我们的旅行方式，未来可能会发现新的规律。 这有几种用途。
现场提问：如何用量子科学解决雾霾、海洋垃圾等人类给自然环境带来的压迫？
潘建伟：我比较开明。 现在这是一个可怕的说法。 突然之间，如果每个国家的首都都被希特勒控制了，你就会开始堆原子弹，月球就会被摧毁。 这是一种可能。 所以你常常很害怕，为什么有些人会担心，崇尚自然，回归野外生活，这也是担心吧，担心科学会毁掉生命。 但至少到目前为止，科学还是带来好处的，至少我的观点是不到好处，更何况是目前无法解决的灵魂问题。 另外，我们的大方向，如果我们的核聚变问题好解决，那么能源问题也就解决了。 如果人工智能真的很容易解决，我们有足够的能量，我们可以创造出很多机器人来代替我们。 工作。 如果生命科学有了很大的进步，我们过上了相对健康的生活，那我们就会很舒服。 我们每天晚上喝水，聊天，讨论一些前沿的科学哲学问题，这样我们就不用忙着做自己不喜欢的事情了。 ， 这个更好。 这里所谓的基础和前提，都是物质科学。 所以我很希望以后在座的很多人都搞生命科学，也有一些人搞能源科学。 我认为能量可能是最重要的。 最后，它会归结为能量。 清洁能源之后，雾霾问题自然迎刃而解。 一万是能源不够清洁，必须解决能源问题，这样才能活得更好，做更多的事情，人工智能和信息化一定要做，另一个是生命科学，这样才能活得幸福和健康。 并非所有的化学类别，基础知识都是相同的。 我们还有时间，我们还有希望，一定会解决的。
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不要总是将量子热与其他问题联系起来
现场提问：杨振宁院士说化学发展到极致就是哲学，哲学发展到极致就是宗教。 牛顿和其他一些科学家最终也信仰了宗教。 不知你是否认同这个制度？
潘建伟：我不记得杨先生说过这样的话。 他在我面前说。 我的版本可能更准确。 杨先生说，科学前进一步，宗教后退一步，科学前进一步，神学趋向后退一步，科学解决的是有限的问题，宗教到头来永远是无限的，它总是可以倒退的，但前方依旧是无限。 我的很多同学，比如牛津学院的副校长，也在做量子研究。 他是一个非常虔诚的基督徒。 我问他关于旧约的问题。 他真的相信上帝的创世记。 去天堂？ 他认为可以讨论。 只要能讨论，就回归科学。
I have read the of , and many said that he in God. I don't think was. He made it very clear that he in when he was a child, worry about what will to the after they are born. , I will be very of death. When I was a child, my me. When I went back after the movie, the road was very dark. I said there was a ghost, what I do? My said, don't be , even if you die, you can be . I think it's good, it's very , you can , it's , and you won't be after that. live in order to gain a sense of in their , or a kind of , or a kind of . also hoped to find these , so when he was a child, he was very he was ten years old, and when he was in his teens, he 's . At first, after and , he said that is . They are all scams, and they are with good . When asked him he in God, he said that he did not in a God, and I there was a . Some it. The God in the mind of a cow may look to a cow, and the God in the looks to us. I have seen a film that says that gods are all man-made, so if you don't in , you can be ? No, how our is, you can eat when you are , have when you are cold, wear , and enjoy music when you are full. It is for such to have no rules them. If are as a god, I don't think it has to do with it. There are laws in . So from these , I am a , I can't prove it now, like love is a , I also agree with these words. You can't tie those .
There are often some , don't heat with other . Mayor Zhu 's of heat are and . But he again, that Zen has been for us at the top of the when has the top of the . I don't quite agree with this. I think heat can be used to , and it can be with more than ten next to the point. In fact, Zen is very good. We call it , and there are some good views, but let you the of the atom. What it is, it doesn't count, it's not we solve. So the two are and to . But it is still . can only solve , and our are . I can only say what I can solve, and what I don't know now. For that are not clear, let solve them for the time being. When in the , it can be .
: Wu Liang
: Xia Yu