话说工匠精神的量子通信之旅

张崇安非介质波到施郁说量子电磁波（10）

──话说工匠精神的量子通信之旅

曾富

从学业专攻到普适价值看工匠精神

“张崇安非介质波到施郁说量子电磁波”讨论前九篇中，说施郁教授的工作很少，而且他也没有参加互动。2016年8月16日凌晨，我国首颗量子卫星“墨子号”在酒泉成功发射升空，它的一项任务是地星量子隐形传态实验，在时间表上排在欧洲和北美之前，这标志着我国的前沿基础科学开启了划时代的进步。而复旦大学物理学系施郁教授在2016年第4期《自然杂志》发表的《揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态》长篇科普，正好与墨子卫星的任务相关，借此也可以讨论搞科研的主旨到底与什么样的精神需要相连？施郁教授的《揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态》，是以光子的偏振态具象，简要通俗地对量子力学、量子态、量子密码、量子纠缠和量子隐形传态作力求准确的介绍。强调它不违反相对论，说明在量子隐形传态中经典通讯这个过程仍是必不可少的。

因为量子信息是利用量子力学的基本原理在进行信息处理；量子信息是包括量子通信、量子计算；量子通信又包括量子密码、量子隐形传态。量子隐形传态和量子计算都又基于量子纠缠。前沿科学科普介绍中，“量子纠缠”是一个出现最频繁的词汇。它连接量子通信的“隐形传态”概念，1993年IBM公司的计算机专家查尔斯•班尼特等第一次提出后，名声更大噪起来。施郁教授仅用“光子的偏振态”来说明，还难回答很多难题。所以我们读完他的文章，虽认为他对“量子隐形传态”没有说错，但仍觉得他借光子偏振态，立马转换到偏重用数学符号和数学公式来表达，显示他对量子隐形传态的实在形象机理，并没有做到心中有数的掌握。

这个原因，正如他博文后的跟帖──刘学武网友所说：“如果仅是数学公式的证明，而现实中无发做出，那就是上帝存在，没有实际意义”。而张崇安先生2016年8月14日的跟帖说的更尖锐：“十分遗憾施教授成为量子力学辩护人！ 替玄学辩护，是一种罪过啊！”我们不完全同意刘学武和张崇安先生的看法；应该说张崇安先生的空实二源观已走到量子纠缠的边缘，但没有走进“空实量子纠缠”这个最高境界，很可惜。这皆因他把空与实绝对分开，类似肖钦羡把波粒二象性绝对分开一样。相反，施郁教授文章中还是把握住了量子纠缠延伸到量子隐形传态的关键。

例如量子纠缠类似空与实相，和平共处，施郁的文章提到：量子密钥分发虽然利用了量子态，但是最后产生的密钥仍然是一串经典的比特串，然后可以用于传统的经典加密和经典通信。量子通信并不排斥经典通信，反而是与之结合。在量子隐形传态中，经典通信也是必不可少的一环。借助经典通讯，量子纠缠实现一些特殊的信息处理过程：光子本身没有传送，是量子态被传送；经典通讯是关键。但施郁说的形象并不明白，也许他没有玩过孤子演示链。这里孤子链的副圈的偏振，并没有被移动，但却能看到它类似落下。其实看到的，这只是能量、信息的传递。

孤子链不是我们的发明，中国古代很早就产生过这类智力玩具，而且为古代中医的经络学说注入了灵魂。所以我们说：“空实量子纠缠”就是中国从古至今达到的最高科学成就。以前有争辩中国古代是没有科学的，反驳者只能拿中医回击，但中医连接科学的本质是什么？几千年来主流科学界并没有人说清楚。

例如，自然国学今天的领军人物、中科院研究员宋正海先生，在《整体论科学共同体在中国形成中──自然国学复兴与中医的历史责任》一文说：“包括中医的自然国学是在中华大地上培育的，是在几千年，乃至上万年，无数科学实践基础上总结形成的整体论科学，对中华民族繁衍和辉煌的东方文明创建，作出过巨大的实实在在的历史性贡献。自然国学、中医均是整体论科学体系。一切受还原论科学主义者长期压制的整体论科学工作者联合起来，全面推动整体论在自然科学、人文社会科学、经济等领域的发展和进步，重现21世纪的东方文明的辉煌”。

可见宋正海先生不清楚“空实量子纠缠”，以及沿着这条轨迹线几千年发展形成下来的、被国际科学主流公认的广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等的前沿基础研究。把空与实的量子纠缠绝对分开，连著名的经络专家也如此，可见也不光是张崇安先生的错。这种失败掉脑壳的经络专家，是朝鲜平壤医科大学的金凤汉教授，他只求“实”，不看“空”。1960年他宣称发现了穴位“小体”，1963年他在《朝鲜医学科学院杂志学报》第5期上发表的论文称，找到了经络“凤汉管”。我国1963年12月14日的《人民日报》全文转载，但国内外的大量实验，并未发现凤汉管和表层凤汉小体能全部代表经络功能。然而认识经络也是空实量子纠缠，延伸有类似的量子隐形传态，至今在搞经络的专家中，能自觉认知也难。

例如，复旦大学80多岁的费伦教授，是与我们经常交流的老朋友。2016年5月有一次来信说：“近二年多来，我与江西中医药大学合作，通过实验证实伦气功的气是电磁波，大部分是太赫兹波段的，还有部分红外波段。我们还通过量子力学计算证实，伦人体胶原纤维中的超晶格结构，具有微腔受激自发辐射、将红外波段的电磁波转换为太赫兹波段电磁波的功能。去年10月又通过实验证实，伦胶原纤维具有以孤子形式高效通过太赫兹波的功能。因此，有关气功的‘气’在人体内的发生、传输的理论和实验都已得到证实了”。可见费伦教授心中，人体信息与量子纠缠仍是在“实”上下功夫，对“空”的量子纠缠信息传输不如同在上海的屠迪先生

的认识。这方面屠迪有一个形象比喻，说经络“空”的量子纠缠信息隐形传输，类似电工为了避免短路安装接的“地线”；因为你能在起球找到埋的地线在哪儿吗？

加来道雄在《物理学的未来》一书中，把广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科学，看成类似“变成神话中的神”。他说：“我们的工具不是魔杖和迷幻药，而是计算机科学、纳米技术、人工智能、生物技术，最重要的是量子理论，它是已有技术的基础”。丘成桐院士也说：“现在中国企业有钱了，喜欢在海外‘买买买’。科技的发展，如果单纯靠并购公司或学别人已经完成的工作，只会远远落后于科技发达国家。因为科学技术最后10%的工作，一定需要很多基础科学在前面引导，而基础科学的基础就是数学”。当然我们不是要不同学业专攻的人，都要对广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础作深度学习。在我国争攀登型人占90%以上，从文革结束前到如今没有改变“科技报国”的初衷，而且在他们的本职工作上，取得了辉煌的成绩和个人的业绩，令人尊敬。

例如，武汉科技大学机械自动化学院的博士生导师李友荣教授，成都人，1946年生，曾是武汉钢铁学院机械系主任，中国冶金机械设备理事会会长，湖北省机械传动与制造工程重点实验室主任。李友荣教授2012年初在庄严的北京人民大会堂领回国家科技进步二等奖，还受到胡锦涛主席的接见。因为他领导的团队“厚”功炼“薄”钢，研制出系列降低薄带钢生产消耗的核心技术。这是很不容易的事，薄带钢生产要把温度高、块头大的钢坯轧制成“薄如纸张”的带钢，要克服的难题很多。其艰辛，我们在18冶11年的工程建设工地劳动，有感同身受，对所学的冶金机械专业也记忆犹新。对他们解决实际工程问题，研发出的一系列先进的新技术、新工艺、新产品、新设备，既是羡慕又是敬佩。

2013年10月24-26日我们原钢院机65级21班的同学，毕业43年后在母校青山校区的首次聚会，有机会见到李友荣教授。在他的办公室，李友荣教授说他搞的是应用科学，是具体的工程实际；他认为我们从事的是哲学，是前瞻性的理论。要将两者结合起来，难度很大。2016年我们把《张崇安非介质波到施郁说量子电磁波》寄给他时，2016/年5月17日他的回信又这样写道：“您给我发了许多邮件，由于我看不懂，故一直未给您回复。下面谈谈我的一点肤浅的看法。我认为，搞社会科学的有一大忌，即不能用所谓的社会科学知识来为当前的政策作注解，否则舌头都不是自已的了。我建议研究哲学应从纯哲学方面来进行，如何应用是政治家的事。就象我们搞自然科学的，数学家只管研究纯数学而不管具体应用，应用是工程界的事。研究哲学，最好不要与近代尚无定论（指经过历史长河检验的定论）的具体事和人联系起来，否则研究成果经不起历史检验。几十年来中国的社会科学工作者的悲哀就在于此。这是一个外行人的直觉，请不要介意。祝好！李友荣”。李友荣教授说的是一些实话，我们一直记在心中。

广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科研，不敌应用性更强的学科。如果把李友荣教授等90%以上争攀型人才，搞的应用科学和具体工程，看作“实”，前者类似“空”。这里也许“实”与“空”没有直接的纠缠，“空”搞不搞，搞多少无所谓。李友荣教授既是和我们读大学时同专业的同学，又是大学毕业一同分配到重庆18冶工作，直到1978年他考上母校著名冶金高炉专家朱海教授的研究生离开。由于我们是在文革“复课闹革命”中认识李友荣同学并结下友谊，所以和其他同学的关系不一般：那是在1967年的初夏到1968年工宣队进院前的夏天，武汉钢院校园文斗武斗也有几次相对短暂的平静期，这时，机64级有李友荣等同学站出来主张“复课闹革命”，那时我们作为机65级的同学积极组织响应。

在得到在校的大多数同学和老师的支持下，我们找有关老师了解两个年级的学生主要还需上哪些基础课和专业课？又一同到汉口新华书店了解这些基础课和专业课的教材还有没有？各本的书价是多少？回来后，在同学中收齐了书费，又到学院联系找车，一起去汉口新华书店把已经封存的课本书运回来，分交到各个同学手里，并且经常去请基础课和专业课的一些老师给我们上课。这期间我们得到一本油印的《武汉钢铁学院半工半读教育计划（草案）》说明书，了解到冶金机械专业和工业企业电气化专业半工半读与全日制课程设置的对照表，这对我们到毕业分配离开钢院前的整个时间里的自学，起了帮助。因为我们就是按对照表中全日制的主要课程设置，自己还没有的书，就分期千方百计找高年级的同学借，向老师借，到书店去买。终于在毕业前，自学看完了还没有老师单独上过课的教材。1970年本科毕业去到18冶，李友荣分在2公司机修科留在重庆，我们分在3公司机修科。不久我们就随整个3公司的主战场，奔波在建设川南綦江麻柳滩采选厂的工地。

把对广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科学的讨论，看作是研究哲学和搞社会科学，可见在我国不同学业专攻的争攀登型人中，认识也是很不同的。这种感受也许是普遍的；像李友荣教授这种争攀型人才，在中国科技城也要占90%以上，喜欢探讨广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科学的，还不到1%。在全国的大学、教材、教师、出版等领域。也是如此。这种情况，可以和奥运会类比。2016年8月20日国家体育总局刘鹏局长，在里约奥运会有关金牌的谈话说：“奥林匹克的理念是追求更快、更高、更强，为国争光；‘唯金牌论’是错误的，金牌多少无所谓，也是错误的”。

刘鹏局长的讲话，可以移植到前沿基础科研上来。中国参加奥运会的体育运动员，在国民中也是很少的。加上类似球迷的体育爱好者，也不到1%。喜欢探讨广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科学的，和其他学科比起来类似“空”，所以90%以上的人一直是在“实”行业和学科上求生存和生活。

施郁教授是在复旦大学作职业物理教授，也许才类似奥运会的体育运动员。张崇安高工，主业是做矿山工程，可能也只算类似球迷。我们和张崇安也一样，所以李友荣教授的话，时时在给我们敲警钟，自己搞的“空”东西，没有必要张扬。刘立教授就说：“库恩的《科学革命的结构》讲革命，其实他是在论证科学具有保守性。老一辈德高望重的周培源对科学是保守的独到认识是：一个理论提出来，第一，要看它能不能说明旧理论已经说明的物理现象；第二，要看它能不能说明旧理论不能解释的现象；第三，要看它能不能预言还未注意到或将要发生的新现象”。

王鸿飞教授也说：“现实中绝大多数情况下，保守比创新更重要和更基本。人类历史上被发现和创造出来的文化、知识和技术需要保守和维护。破坏和忽略它们比保守和维护它们更容易”。比较施郁教授和张崇安高工，施郁对探讨广义相对论、量子力学、大爆炸宇宙论到超弦理论等前沿基础科学，更体现保守性。像张天蓉教授等大批职业科学家，也都如此。这种精神在我国普及了科学很对，很值得赞扬。

检视施郁和张崇安，这里有什么不同？类似体育迷的张崇安先生，批评施郁“为量子力学辩护人， 替玄学辩护”，可见就不具有“保守性”。当然并不是所有职业科学家，就不想要搞颠覆性的科学创新。而且也不是所有搞“社会科学”的，都像李友荣教授说的“舌头都不是自已的，而是为政策作注解”。美国终生教授王令隽，是物理学家，更主张：“中国要跳出国际理论物理的星相学死胡同，创立中华学派，超越国际科学尖端”。而我们为什么又走到今天这一步？真叫人回味不得。

这是2016年5月间，曾在武汉钢院读书时的机20班黎佐浩同学来信，说我们对王令隽教授的学历有误，王令隽和我们是同届同学，毕业于浙江大学真空管专业，1970年分配到武钢动力部和他在一起。恢复研究生考试后，考入中科院物理研究所研究生，再去了美国。后又从王令隽教授给吴水清先生的信中看到：说他是1978年对理论物理一无所知的情况下，选定报考专业才根据考试课程，从零开始自学。三个月之内自学了量子力学和相对论，居然考起中科院理论物理所导师戴元本的研究生。可见王令隽教授是一位天才，我们不是。真是命运捉弄人，当年我们也是报考的戴元本先生的研究生。那是1977 年11月中科院与教育部联合发文《关于一九七七年招收研究生具体办法的通知》；1978年1月教育部和中科院又决定将1977年和1978年招收研究生的工作合并进行，统称为1978级研究生，中科院各所共招收1978级研究生1015人。对此我们想表达支持，当时爱人正在生孩子，请探亲假在家乡伺候，因此就到家乡盐亭县文教局报了名。

探亲假满回单位18冶3公司机修科后，被派到修重庆市中心到南岸的长江大桥建筑工地。不想在盐亭县文教局报名参考的通知还是转到了18冶，当时大桥是混凝土滑模浇灌桥墩连续施工，人手紧张，常常要加班加点，直到5月初开考前才被批准请到三天假，在市中心考场去考试。但为什么不像李友荣同学那样报考自己学的本科专业？又为什么选戴元本作导师？说来话长。首先是马列主义、层子模型、北京猿人等宣传，传播的正能量，这是1958年我们读初中时开始感知的。科学出版社科学人文分社胡升华社长说过一句话：“20世纪20年代量子力学理论物理的建立和蓬勃发展，涌现出一大批研究成果。这时美国的物理学才正拉开振兴的序幕，发起这一场狂欢的主要是欧洲的物理学家。1920年代初，美国理论物理学还相当薄弱，美国物理学界一些有识之士，恨不得打赤脚追赶欧洲高歌猛进的量子物理”。

这个秘密也许对美国后来当世界霸主起有作用，因为凡是有效创建和追赶量子科学的国家，都成为今天得诺贝尔科学奖最多、也是世界上科学技术最先进发达的国家。这里不存在科学的第一和第二，只存在国家要有“一些有识之士，恨不得打赤脚追赶国际高歌猛进的量子物理”。例如，日本和英国各自的面积与我国最好的浙江省差不多，但比科技和经济实力，浙江省就差远了。这不是它们的政治家，比我们强，而也许是国民喜欢搞“空”的比我们多。重庆和在市中心的大桥工地驻地，得天独厚，是这时在市中心的中国科技情报所重庆分所，正在落实1972年杨振宁先生向毛主席和周总理，介绍引进和翻译出版美国大型高级科普优秀刊物《科学美国人》杂志的建议，改刊名为《科学》的中文版试刊后，已正式出刊。大学毕业来重庆后，在18冶驻地的重钢图书馆和市中心重庆图书馆，两处都能看到该杂志。

正是从《科学》的中文版等刊物，我们了解到世界的前沿科学，已进入夸克色动力学和量子引力超弦超圈潮流高歌猛进的时代，这加速了我们的深思和注意。由于基本粒子涉及各种基本粒子的编码和分类，量子场论涉及反映宇宙机制，因此同时喜欢上基本粒子物理学和量子场论两个专业。但在1977 年招收研究生的导师中，只有戴元本老师同时招收这两个专业，其他的导师要不是这两个专业是分开的，或者又另结合有之外的专业。其实当时我们对戴元本老师，一点也不了解，连他是层子模型的领军人物之一，也是后来才知道的。没有考上研究生我们无怨无悔，因为选择这个两个专业只是一种责任，而不是为求生存和生活。考上研究生，只是表明上了一个阶梯；责任是在任何条件下，都可以进行的。况且在1966年6月文革开始前，作为读工科的大学一年级学生，我们已经自觉读完马克思的三卷本的《资本论》，和第1至33卷的《列宁全集》，而且这在钢院机21班上，是遭有人反对的。因为大家是主张学马列主义和毛泽东思想，只能选读，活学活用。

我们在读《资本论》中，深受马克思的“工匠精神”感动。如马克思从1850年流亡伦敦起到1857年，他差不多每天去大英博物馆图书阅览室为更好完成《资本论》做准备，阅读和摘录大量的资料。他阅读过的书籍有1500多种，所摘的内容和整理的笔记有100余本，而且是广泛收集有关各学科资料。在《资本论》中为用来说明观点，也可看到60%的这些精心挑选摘录的资料。马克思是没有工资，只有责任啊！这刺激我们不想报考自己学的专业还有一个原因，是1970年本科毕业分到18冶3公司机修科，奔波在建设川南綦江麻柳滩采选厂的工地摸爬滚打五、六年，不说安装检修水管、风管，大型水泵、空压机、卷扬机、高空井架等活是家常便饭。主要是在工地周围亲见从大跃进大炼钢铁以来建成的几处大工程，包括麻柳滩矿区、土台后山水选厂建好都不佳，有的炸掉或改建。感受这类资源和人才的巨大浪费深，也许不全缺人人学好专业，而是需要有对高层次的基础科学的构造。

讲我们和施郁教授的分歧，只是在要不要工匠精神上。施郁歪说爱因斯坦缺工匠精神，成功在不幸中有幸。但从学业专攻到普适价值看工匠精神，“工匠”不等于工头、工作、工资、工人。工匠精神也许就是“科学是保守的”，在常规的工作把别人做不出、做不好的做出来。正是有几十年对工匠精神的追求，我们对施郁教授类似量子隐形传态、量子纠缠、量子态、量子密钥、量子密钥分发、量子门操作、量子密码术、量子测量、量子通信、量子计算机、量子计算等解释，才有了新的认识和补充。因为技术上的保密，目前他们有的解释类似大数据的小数据处理方法。