听科学家说：走进全球63位科学家的故事

作者简介

赫尔林德·克尔布尔（Herlinde Koelbl） 国际上久负盛名的摄影艺术家。获得德国摄影界最高荣誉奖“埃瑞克·莎尔美”奖和“柯达”奖、“金相机”奖、“金维纳斯”奖等摄影大奖。2015年，被授予慕尼黑市荣誉文化奖。已出版摄影集十余本，包括《目标》《权力的痕迹》和《犹太人肖像》。其作品多次获奖，其中包括2001年的埃里希·萨洛蒙博士奖和2009年的德意志联邦共和国荣誉勋章。 其作品以长期的摄影项目为特征，通常辅以深入的采访和视频。从1991年到1998年，她每年拍摄和采访15位政界和商界的领军人物一次，如默克尔、施罗德、费舍尔等，并出版摄影作品集《权力的痕迹》，举办了一场同名展览。其摄影作品在许多国际展览中展出。

内容简介

[奥] 安东·蔡林格（Anton Zeilinger） ? 量子物理学? ● 维也纳大学实验物理学教授 ● 奥地利科学院院长 ● 获 2022 年诺贝尔物理学奖 ◆ “忠于自己，不要去想当下对你最有利的东西，而要跟随自己的内心，随心而动。” 蔡林格教授，您上学的时候，一位老师告诉您母亲，说您烂泥扶不上墙，没救了。老师为什么会说这样的话？ 因为那时的我很懒惰，学习总是不上心，只求不挂科就行。在学校里，如果我知道的比老师多，偶尔 就会得罪老师。但是我有一个很棒的物理老师兼数学老师，他对自己的教学科目充满热情，而这恰恰是一个教师必须具备的最重要的品质。 您曾经说过，您父亲是您的榜样，因为他很任性、很固执。 我的父亲用实际行动向我证明，坚持己见、追求自己的目标（有时也可以称之为执拗），能够取得很大的成就。有的人认为科学的目标纯属瞎胡闹，但不管他们怎么说，我都不能让自己分心。我一直在做自己认为有趣的事情，如果我研究的课题成为热门课题，我就会放弃它，因为我研究的往往是没什么人关注的物理课题。我申请教授职位的时候，也有很多大学拒绝了我。如果他们当初接受了我，现在肯定会很满足。 您似乎一直都有很强的自信心？ 没错，我一直特别自信，所以我也能够消化我得到的许多负面反馈。从事科学行业最重要的一点是要 走自己的路，坚持自我。 ◆“我的父亲用实际行动向我证明，坚持己见、追求自己的目标（有时也可以称之为执拗），能够取得很大的成就。” 您总是会有意识地突破各种界限吗？ 我常常感觉不到界限的存在，但我一直以来都很重视独立。人不能让自己依赖社会环境，特别是在 十六七岁的时候。幸运的是，我有一个同学，他也对最基本的事物感兴趣。别人都在开派对的时候，我们却在讨论宇宙大爆炸。还有一些人和我们一样，我觉得这一点非常重要。 您 32 岁时去了美国的麻省理工学院。对您来说，从奥地利跑去美国感觉如何？ 这段经历对我来说意义非凡，因为我了解到，即使在美国的精英大学里，同行们的水平也和我们差不 多。麻省理工学院声名远扬，那里有很多非常优秀的人，不胜枚举。但我很快就发现，就科研而言，我完全可以跟上他们的步伐，这也成了我后半生最大的动力。 您研究的是量子物理学。研究的过程中，您有过大获成功的时刻吗？ 这么说有点夸张了。我上大学的时候从来没有上过量子物理学课，也没有听过讲座，什么都没有。如 果以前的大学都像现在这样，不再按照中小学的模式办学，那我才有可能接触到量子物理学。在最后一次大型期末考试之前，我去找考查理论物理学的教授，请他着重考考我量子力学方面的知识。后来我看书自学了量子力学的相关内容，马上便意识到这是一个绝佳的数学理论，但没有人知道它会朝哪个方向发展。我立刻就被它吸引住了，决定一生都要与它相伴。 1997 年，您做了一次特殊的远距传送实验，此次实验的创新之处是什么？ 这并不是我最重要的实验，但肯定是我最出名的实验。这个实验的内容是：在两个光子不建立任何 联系的前提下，将其中一个光子的属性转移到另一个光子。1993 年，6 位同行对此提出了相关理论，当时我认为这是个不错的想法，但完全不可能实现。殊不知我的实验室却找到了实验的方法，爱因斯坦也早已讨论过“鬼魅般的超距作用（Fernwirkung）”：当两个粒子纠缠在一起时，无须在它们之间建立联系，测量其中一个粒子必然影响另一个粒子的状态。在远距传送过程中，人们便利用了量子纠缠的原理，将第 3 种粒子的属性转移到另一侧，这样一来，无须在两地之间建立连接即可传输信息，我的美国同行们对此都非常感兴趣。当时，我的研究团队有足够的经费，所以我们快人一步取得了成果。从一开始，我的策略就是先准备好充足的资金，这样我就可以马上开始研究，不会因为中途申请经费而浪费一年的时间。 您的学生潘建伟现在是量子密码学的领军人物之一，2016 年，他发射了量子卫星“墨子号”。他现在正引领着这个领域的发展，您怎么看？ 让学生比自己更出色，应该是每个教师的目标。在这种情况下，我们也会一起合作。卫星发射升空， 我知道这很大程度上得益于我自己所做的研究工作，我觉得很满足。潘建伟一开始是有竞争对手的，但竞争对手不是我，而是我的同事们。我不和我的学生竞争，我不想耽误他们。 卫星不仅可以传送组成物体的物质，还可以传送信息。您能解释一下其具体的工作原理吗？ 先从我自己说起，我是由各种各样的原子组成的。如果我把这些原子换成其他原子，我还是原来那个 我。换句话说，重要的不是物质，而是物质的排列组合方式，这就是信息。通过我们的实验，我们更清楚地了解到，自然科学的基本概念实际上是信息，而不是物质。 此外，信息的传送过程具有防窃听功能，任何对防窃听信息感兴趣的人都会关注您的研究。 我们绝不能把这两者混为一谈，远距传送和密码学是量子物理学基本原理的两个独立应用领域。提起加密信息，很多人首先想到的是军队，但加密信息大多用于商业和私人领域，最终会关系到每个人的安全，例如网上银行的安全。我很乐观，我相信我们会用更多的科技手段而不是技术恐惧症来解决我们目前面临的问题。 欧洲在这一领域的研究已经落后，而中国却占据着越来越重要的地位，您怎么看待这一发展趋势？ 欧洲的组织结构决定了它无法确立重大战略目标并贯彻执行，这是由欧洲的决策机制所导致的，卫星 是一个典型的例子。2003 年，我在欧洲发起卫星研究倡议，但没有遇到任何契机。这必须有很多国家的参与，也必须满足行业的利益。2008 年，我接到了潘建伟的电话，他提议跟我一起合作，我同意了，但条件是我们所有的成果都要发表出来。欧洲就这样被我们甩在身后，直到今天。 ◆ “像欧洲这种缺乏原材料的大洲，只有科研才是它的生存之道。” 欧洲在某些领域似乎已经落后于美国，而中国的投资力度如此之大，俨然已成为重要的参与者之一。 从长远来看，这主要取决于哪里最有可能产生独特的想法，所以我建议我的中国同行们加大力度为年 轻科学家提供更多独立开展研究工作的机会，这是获得长期成功的前提条件。美国人在这方面非常擅长，而我们欧洲人只是比较擅长。如果我现在要开始做一个项目，我不会考虑当今世界的现状，我考虑的是五六年后、六七年后甚至更长时间后的情况，欧洲在这方面被甩开一大截。像欧洲这种缺乏原材料的大洲， 只有科研才是它的生存之道。欧洲需要更多的资金，光有资金还不够，还得集中利用这些资金。欧洲非常擅长从科学的角度对复杂的局势进行分析，我们应该好好利用这一优势。 您说自己必须跳出思维的条条框框来看待量子物理学，您这句话想表达什么意思？ 我绝不能再用以前的思维方式来解决我的问题，例如基本因果论或者认为描述自然就意味着有些事物 独立于我们的观察而存在。不过从这个角度来看，也有一些施展空间很大的研究方法，比如再次把信息作为物理学的研究基础。 您认为量子物理学对我们的世界观和意识有什么影响吗？ 我认为量子物理学真有可能从根本上改变我们的世界观。量子物理学关乎信息、关乎知识、关乎观察 者在这个世界里扮演的角色，这门学科是非常开放的。从数学的角度理解量子物理学是非常奇妙的，但我们还没掌握用哲学方法看待量子物理学的窍门。我很幸运，能看到年轻人真正掌握量子物理学的要义，我认为我自己做不到这一点。 您曾经说过，作为一个科学家，您是不可知论者，但作为一个人，您既不是不可知论者也不是无神论者，那您是什么？ 因为我既不是不可知论者，也不是无神论者，所以我是一个有神论者。我很幸运，我没有在一个极端 信仰某个宗教的家庭中长大。我父亲是天主教徒，我母亲是新教徒。我接受了天主教洗礼，因为我的家人都住在奥地利。有时候我会和父亲一起去教堂，有时候会和母亲一起去，不过都是在星期日。即使我父母并不是每周日都会去教堂，但是去教堂已经成了一件积极并有意义的事。 您的父母向您传递了什么样的价值观？ 非常重要的一点是，我家从来都不看重金钱。除此之外，我父母还教会了我真正忠于他人的重要性。 我母亲曾被逐出西里西亚（Schlesien），但她不被现实打倒的精神也悄无声息地感染了我。 什么是人生成功的重要因素？ 最重要的是要跟着自己的心走。如果年轻人有想法，他们就应该追随这些想法，努力去实现它们。有 些朋友的孩子偶尔会来找我咨询，我总是告诉他们：忘记那些如果和但是。如果他们有自己热爱的东西，他们就能赢过其他人。 您如何满足自己的虚荣心呢？ 认可是一种重要的驱动力。一开始，只有我的博导赫尔穆特·劳赫（Helmut Rauch）认可我，我们经 常就量子物理学展开辩论，这让我意识到，他真的把我当成一个合作伙伴。后来到了麻省理工学院，克利夫·沙尔（Cliffff Shull）对我的可度和我的博导差不多。之后，我很晚才获得国际上的认可。我拿了奖，进入了著名的奥地利科学院，最让我开心的是，有人不辞辛劳地为我拟写建议书，我才有机会得到这种认可。 有人说，科研工作者创造了以前没有的东西，才算是度过了成功的一天。您是否也有这样的感受？ 研究远距传送让我有过这样的感觉，它很早就证明了量子力学的某些形式是可能的，而另一些形式则是不可能的。和许多同样满怀热忱的年轻人一起工作是一种无可替代的体验。我最有趣的新发现是多个粒子纠缠时具有不合常理的特性。我和两位同事格林伯格（Greenberger）和霍恩（Horn）经过研究发现，粒子的行为方式是近乎疯狂的。能够在实验室中演示这一现象，对我来说是我一生中最大的科研成就。我们因此打开了一扇技术的大门。格林伯格 - 霍恩 - 蔡林格态（GHZ 态，也称最大纠缠态）现在成为量子计算机的核心。 科学家对他们的研究工作负有什么责任？ 约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）为量子力学做了很多基础工作，他之前还参与了曼哈顿计划。我问他关于原子弹的问题，他给了我两个答案。第一个答案是，人类历史上最大的医院是太平洋某个岛屿上的一所美国医院，它原本用来治疗日本入侵计划中的美国伤员，但一直没有投入使用。第二个答案是，他收到了一大堆美国人的信件和明信片，感谢他用原子弹拯救了他们和孩子的性命。除此之外，惠勒没有再多说什么。 您想对大家说些什么？ 忠于自己，不要去想当下对自己最有利的东西，而要跟随自己的内心，随心而动！比如说，如果我对 别人做了坏事，我就不能说我忠于自己。 为什么您认为人文教育现在仍然是必不可少的教育？ 人文教育促进了深刻问题的开放性。当我阅读用古希腊语写成的文本，我意识到 3000 年前的重要问 题和今天是完全一样的，这让我产生了某种敬佩之情，所以我认为至少应该有一些高级文科中学要提供人文主义教育，而拉丁语和希腊语应该是必修课。 ◆ “我很幸运，能看到年轻人真正掌握量子物理学的要义，我认为我自己做不到这一点。” ·科学家的生活是怎样的？全球顶尖科学家们在性格上的共同点是什么？ ·国际摄影艺术家与全球63位科学家的面对面访谈，成长环境×性格特点×人生经历×奋进过程×研究成果×成功经验，一手资料与素材，呈现科学家不为人知的人生经历。 ·本书囊括了德国、以色列、美国、瑞士、法国、英国、中国、日本等国家63位世界顶级科学家的访谈，带你走进数学、化学、物理学、生命科学、免疫学、病毒学、天文学、海洋学、冰川学、生物学等全球各大科学领域内顶尖科学家的成长故事和成功经历。 ·这本书有助于人们了解科学知识的重要性，深刻理解科学家在人类历史长河中的重要地位和作用。