中国科学报见习记者 韩扬眉 人类日子在一个怎样的世界?凝聚态理论物理学家、美国科学院院士、麻省理工学院终身传授文小刚的答案是，我们日子在量子计算机里面。...

中国科学报见习记者 韩扬眉

人类日子在一个怎样的世界?凝聚态理论物理学家、美国科学院院士、麻省理工学院终身传授文小刚的答案是，“我们日子在量子计算机里面。量子信息是真实的，而所看到的各类物质、人，都是量子信息的虚拟反应”。

7 月 23 日，文小刚做客中国科学院物理研究所，带来了一场题为《物理的新革命——量子信息：物质和彼此感化的发源》的科普陈诉。

世界绚丽多彩，物质性质各有差异，它们从何而来?我们如何认识它们?

在文小刚看来，我们对世界的认识是通过发明、统一，更多发明、更多统一的循环，一步步地深化。“每一次大统一，都可认为是物理学的新革命。而每一次新革命都为我们打开了新世界，很多根基观念和看问题的方法会产生变革，随之描写世界的语言、数学东西也会产生改变。

历史上的四次物理学革命，充实说明了这一概念。第一次是力学革命，英国物理学家牛顿统一天体活动和地面物体活动的纪律，与此同时，他成长了微积分，以此作为数学东西描述牛顿方程;第二次是电磁学革命，英国物理学家麦克斯韦统一了电、磁、光 3 种貌似不相关的自然现象，还发明了新的物质形态——波形态，他使用的数学东西是纤维丛;第三次是相对论革命，爱因斯坦将时间、空间的弯曲和引力感化统一，在广义相对论中预言了新型物质形态引力波的存在，其数学理论根本是黎曼几何。

凡是而言，一个物理理论需要数学语言来描写。文小刚表态，牛顿很是了不起，不只发明了物理定律，还成长了新的数学语言，使得物理理论能够被写出来。而在第二、第三次物理革命中，数学家则走在了物理学家前面，新的数学东西先被发现，物理学家直接拿来使用。

第四次物理革命是量子力学革命。文小刚表态，当下，我们正处于第二次量子革命，“量子革命是最神秘、最不行思议的物理革命”。

他笑称，这次革命的产生，是物理学家们“很是不情愿的”，是由于发明了许多怪异的自然现象而成长起来的。他认为，量子革命最本质的特征是对“存在”的认识产生了根天性的改变。这一“存在”的方法比我们想象的要多，就像“薛定谔的猫”，活是存在，死是存在，既死又活也是真实的存在。“这种认识是被逼出来的，没有一个理论物理学家喜欢。

这种认识颠覆了传统的世界观，即在量子世界，物质的存在既不是粒子也不是波，既是粒子也是波，即被称为波粒二象性。

已往，牛顿认为物质有粒子形态，麦克斯韦、爱因斯坦又发明了波的形态。文小刚说：“量子革命，把物质的波形态和粒子形态统一起来了。

文小刚表态，量子革命之所以意义重大，还在于数学东西也产生了“革命性”改变，即从前三次物理革命中运用的阐明几何语言成长为线性代数语言。“量子和代数的眼光，长短常奇特的看世界的眼光。

关于量子力学的应用，文小刚认为，信息和物质是统一的，这也是第二次量子革命的本质。“能量是物质的性质，频率是信息的性质，量子物理认为能量就是频率，也就是说信息与物质是刻画同一工具的差异表述，而能量和频率是刻画同一物理量的差异表述。由于历史认识偏差，它们之间存在一个转换系数：普朗克常数，就像斤与公斤一样。

“空间、物质发源于量子信息。”文小刚总结道，世界上所存在的物质，其所具备的奇妙性质都是由量子比特和量子纠缠发生的，而量子信息和量子纠缠处在第二次量子革命中心的职位。“描绘量子纠缠需要新数学，未来，除了融合领域学，还需要高级领域学、代数拓扑等各类现代数学的加入，它们将发挥重要的感化。