[科普中國]-如何鑒別民科：一個(gè)量子信息為例

導(dǎo)讀：民科最大的問題并不在于知識的欠缺，而在于思維方式的偏執(zhí)。王令雋問的那些問題，《人民日報(bào)》都早已明確地回答了，他不看，難道我還能硬拽著他去看嗎？我告訴你A是A，此人說有人說A是B，然后煞有介事地論證半天A不是B，而是C，你讓我怎么辦？

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大家都知道，2016年8月16日，中國發(fā)射了世界第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”。

“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)射

有許多媒體來采訪我，我告訴他們，這門學(xué)科叫做“量子信息”。后來我寫了不少量子信息的的科普文章，其中最系統(tǒng)的叫做《你完全可以理解量子信息》（http://tech.sina.com.cn/d/2017-08-31/doc-ifykpysa2199081.shtml）。許多讀者都從這篇近4萬字的文章中，獲得了對這個(gè)學(xué)科的比較深入的了解。據(jù)讀者反映，此文很容易讀懂，可以說是很通俗了~

一個(gè)真誠的微笑

也正是因?yàn)槲覍懥瞬簧倭孔有畔⒌目破瘴恼?，于是乎，我意外地發(fā)現(xiàn)自己成了一個(gè)謠言收集站，不時(shí)地有朋友發(fā)來各種各樣攻擊量子信息的民科文章，問我怎么看。昨天早上（2017年12月13日），又有一位朋友發(fā)來這樣一篇，叫做《從大躍進(jìn)體到嚇尿體》（https://mp.weixin.qq.com/s/9Icg-e3QzpoZsB_GpbJMxQ）。

我的內(nèi)心是崩潰的，于是問這位朋友：你看不出這作者是個(gè)民科嗎？

回答：我還真看不出他是民科，因?yàn)椴惶?/p>

我問：我寫了那么多解釋量子信息是什么的文章，你都沒看嗎？

回答：看了個(gè)開頭，太長了就沒看下去。

%￥#@！那你怎么有空看這種民科文章的？

回答：我是在其他群里看見的，并不是特意去看?？吹剿拈喿x量比較高，就轉(zhuǎn)給你看看。

……

好……吧！看來鑒別一個(gè)作者是不是民科，并不是一個(gè)大多數(shù)人都掌握的技能。從這個(gè)角度去想，這篇文章倒是提供了一個(gè)現(xiàn)成的例子，我就來解剖一下這只麻雀，告訴大家，你可以怎樣鑒定民科。

我要傳達(dá)的最重要的信息是：在很多情況下，你并不需要對相關(guān)的科學(xué)問題非常了解，就足以確認(rèn)民科了。實(shí)際上，百度一下就會發(fā)現(xiàn)此文的作者王令雋是一位資深民科，致力于反對相對論、反對量子力學(xué)、反對量子場論，但我在此之前，單純通過看這篇文章，就知道了他是一位民科。

為什么呢？因?yàn)槊窨谱畲蟮膯栴}并不在于知識的欠缺，而在于思維方式的偏執(zhí)。

知識欠缺并不可怕，所有的學(xué)生都走過這個(gè)階段。只要你的態(tài)度端正，用心去學(xué)，任何看似艱深的知識都是可以學(xué)會的（當(dāng)然還要有足夠的天資，這是個(gè)重要的條件……）。

**民科最大的問題，在于知識欠缺卻不愿意去學(xué)習(xí)，寧可自己胡思亂想一套。**在這方面，民科諸公的“創(chuàng)造力”是驚人的，每一位民科都創(chuàng)造出了一套自己的語言體系。這套語言體系只有他自己能理解，只有他自己用，其他人都無法理解，包括其他的民科。

我們經(jīng)常開玩笑說：用不著讓“官科”跟民科去辯論，只要建個(gè)“民科研究院”，讓民科先生們在里面切磋，他們互相就要打破頭。同樣是反相對論的，每一個(gè)人都有自己的反法，每個(gè)人都不會同意別人的說法，每個(gè)人都想獨(dú)占“推翻相對論”的榮譽(yù)。

看到這種“盛況”，你才會理解真正的科學(xué)的可貴，因?yàn)榭茖W(xué)是一套普遍的語言體系，任何真正學(xué)過的人都能在相同的意義上使用它。即使語言不通，不同國家的科學(xué)家們都可以通過連說帶比劃，加上在黑板上寫公式和畫圖，達(dá)成有效的交流，得到可驗(yàn)證的成果，這就是科學(xué)的力量。科學(xué)是真正的“普世價(jià)值”。

在《從大躍進(jìn)體到嚇尿體》（https://mp.weixin.qq.com/s/9Icg-e3QzpoZsB_GpbJMxQ）這篇文章中，王令雋先生攻擊了很多東西。其他的在這里就不提了（也都充滿了民科范兒），我們只談他對量子信息的攻擊。這篇文章的特色是，他對量子信息提出了許多氣勢洶洶的質(zhì)問。例如這段：

（引用開始）

比如說，“世界第一個(gè)量子通信衛(wèi)星”，要說是世界第一個(gè)也對，因?yàn)榕私▊サ睦蠋熁蛘咂渌麍F(tuán)隊(duì)沒有能夠說服有關(guān)單位把實(shí)驗(yàn)設(shè)備放到衛(wèi)星上去?？墒桥私▊ビ握f成功了。但是，把設(shè)備搬到衛(wèi)星上并不意味著實(shí)現(xiàn)了天地之間的所謂“量子糾纏隱形傳態(tài)通訊”。中國發(fā)射衛(wèi)星幾十年了，不是第一次。如果有一個(gè)特異功能大師坐上宇宙飛船到太空走一遭，是不是就可以呼叫口號“中國人第一次實(shí)現(xiàn)了太空特異功能”？用中國人造衛(wèi)星的成就為自己的科研項(xiàng)目抬轎子，打知名度，贏得對自己項(xiàng)目的輿論與經(jīng)費(fèi)支持，正說明了項(xiàng)目主持人的心虛。別老是吹噓一些沒用的，你先實(shí)現(xiàn)了簡單的空地通訊以后再說。我對通訊的要求非常簡單：只要潘建偉團(tuán)隊(duì)能夠用你們的“量子糾纏”設(shè)備傳遞極簡單的話，比如“泰山泰山，我是黃河！”我就承認(rèn)你們成功了。而且我還不苛求要達(dá)到衛(wèi)星與地面站的通訊，只要你們能夠在直升飛機(jī)與地面站之間實(shí)現(xiàn)通訊，就算你們成功。我還不要求超光速通訊，能達(dá)到普通的光速通訊就是成功。

（引用結(jié)束）

又如：

（引用開始）

至于說潘建偉“世界第一個(gè)制造出量子計(jì)算機(jī)”，我還是第一次聽說過。對此，我的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也很低。我不指望潘建偉能制造出比現(xiàn)在威力最強(qiáng)大的電腦還要強(qiáng)大幾千萬倍的量子計(jì)算機(jī)，只要潘建偉能夠造出一個(gè)功能可以與大媽去超市買東西時(shí)使用的只有四則運(yùn)算功能的小計(jì)算器相比，我就算他成功了，而且我還不要求你的量子計(jì)算機(jī)是袖珍的。體積大些沒關(guān)系，比如說，像北京體育館的水立方那么大也行，只要能做簡單的四則運(yùn)算就行。慢點(diǎn)也沒關(guān)系。

（引用結(jié)束）

他的基本意思是：**你的成果在哪兒？我看不到啊。**然后就以此為基礎(chǔ)，大談他如何揭穿了騙局。

問題在于，潘建偉團(tuán)隊(duì)的成果，科學(xué)期刊和新聞媒體早就報(bào)道了。**人家做了什么，都說得一清二楚，是他自己不去看。**他不看，難道我還能硬拽著他去看嗎？

例如對于墨子號如何實(shí)現(xiàn)通信，2017年8月10日的《人民日報(bào)》有一篇報(bào)道《“墨子號”，搶占量子科技創(chuàng)新制高點(diǎn)》（http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2017-08/10/nw.D110000renmrb_20170810_1-06.htm），里面說到：

“量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)采用衛(wèi)星發(fā)射量子信號，地面接收的方式?！犹枴孔有l(wèi)星過境時(shí)，與河北興隆地面光學(xué)站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個(gè)數(shù)量級（萬億億倍）。衛(wèi)星上量子誘騙態(tài)光源平均每秒發(fā)送4000萬個(gè)信號光子，一次過軌對接實(shí)驗(yàn)可生成30萬比特的安全密鑰，平均成碼率可達(dá)1千1百比特每秒。”

這段話中關(guān)鍵的信息是，衛(wèi)星和地面站過軌對接一次，就可以生成30萬比特的密鑰，平均成碼率可達(dá)1100比特每秒。為什么呢？因?yàn)榱孔颖Ｃ芡ㄐ诺暮诵募夹g(shù)，就是生成密鑰。

有了密鑰之后，你用這個(gè)密鑰把跟它同等長度的明文加密成密文，這個(gè)密文就是絕對不可能被數(shù)學(xué)方法破譯的，你有再強(qiáng)的計(jì)算能力也不行。這是信息論中的一個(gè)定理，是信息論的創(chuàng)始人克勞德·香農(nóng)（Claude E. Shannon）證明的。

香農(nóng)

既然密文不可破譯，下面你再怎么傳輸密文，就完全無所謂了，你愛怎么傳怎么傳?？梢栽谛l(wèi)星和地面之間用激光直接傳輸，可以用光纖，可以用電報(bào)，可以用電話，可以用電子郵件，甚至用平信都行。這一步?jīng)]有任何特別的，就是傳統(tǒng)的通信。

墨子號成功產(chǎn)生了密鑰，就意味著它已經(jīng)可以傳遞信息了。只要你愿意，用30萬比特的密鑰加密任何30萬比特的明文，然后用任意的方式傳送密文，都是可以的。所以任何懂行的讀者都承認(rèn)墨子號實(shí)現(xiàn)了量子保密通信，這篇論文也才能發(fā)表在國際頂級學(xué)術(shù)雜志《自然》上。王令雋先生連這個(gè)基礎(chǔ)知識都不知道，還在那里問能不能傳“泰山泰山，我是黃河！”，不覺得丟人嗎？

實(shí)際上，如果你愿意，還可以用30萬比特的密鑰加密比30萬比特長得多的明文，然后用任意的方式傳送密文。這樣安全性會下降一些，因?yàn)椴坏乳L加密有可能被數(shù)學(xué)方法破解。不過如果你的信息沒那么絕密，這種方法至少給你提供了一種傳送大量數(shù)據(jù)的選擇。

2017年9月29日，在世界第一條量子保密通信專線“京滬干線”開通的新聞發(fā)布會上，中國科學(xué)院院長白春禮通過墨子號與奧地利的地面站，與奧地利科學(xué)院院長安東·塞林格（Anton Zeilinger，潘建偉的博士導(dǎo)師）進(jìn)行了世界首次洲際量子保密通信視頻通話。在這里用的，就是墨子號產(chǎn)生的量子密鑰以及不等長加密。你覺得他們的通話內(nèi)容，是不是比“泰山泰山，我是黃河！”多得多呢？

中國科學(xué)院院長白春禮（電子屏右側(cè)）在現(xiàn)場通過“墨子號”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，與奧地利科學(xué)院院長安東·塞林格（電子屏左側(cè)）進(jìn)行世界首次洲際量子保密通信視頻通話

你也許會問：我們平時(shí)也經(jīng)常用密鑰，量子密鑰跟平時(shí)用的密鑰有什么區(qū)別？回答是：傳統(tǒng)的密鑰都是預(yù)先產(chǎn)生的，然后人工去傳遞。傳遞密鑰可是出生入死的勾當(dāng)，難度系數(shù)杠杠的，要不然，諜戰(zhàn)片里的李玉和、余則成等人哪來那么多可歌可泣的故事？

李玉和

量子密鑰的來源，卻完全不同。它不是預(yù)先就有的，而是通信雙方通過一系列的量子力學(xué)操作（在墨子號的實(shí)驗(yàn)中，是通過衛(wèi)星發(fā)射單個(gè)光子，地面站接收和測量單個(gè)光子），現(xiàn)場產(chǎn)生出來的。這一系列操作的結(jié)果，就是雙方都有了一串相同的隨機(jī)數(shù)（比如說010010111100……）。最奇妙的是，你不用看對方的數(shù)據(jù)，就能夠確認(rèn)對方的隨機(jī)數(shù)序列跟你手里的隨機(jī)數(shù)序列是完全相同的！所以，這段隨機(jī)數(shù)序列能夠作為密鑰。李玉和同志，不需要你送密電碼了，你可以轉(zhuǎn)崗了！

你如果還想問：為什么會這樣？回答就是：這是量子力學(xué)的特性決定的。

如果你想知道是什么特性，那就是：“在一個(gè)基組下測量一個(gè)量子態(tài)，如果這個(gè)態(tài)是這個(gè)基組中的一個(gè)態(tài)，那么測量后這個(gè)態(tài)必然不變；而如果這個(gè)態(tài)不是這個(gè)基組中的一個(gè)態(tài)，那么測量后這個(gè)態(tài)必然改變。”

你如果還想問，上面這段話是什么意思，以及量子密鑰具體是怎么產(chǎn)生的，那么我的萬應(yīng)回答來了：請參見我的文章《你完全可以理解量子信息》（http://tech.sina.com.cn/d/2017-08-31/doc-ifykpysa2199081.shtml）。你如果真的對科學(xué)問題感興趣，就請好好看正經(jīng)的科普文章，這比看一百篇民科文章要有用得多。

實(shí)際上，上面這幾段，顯示了你跟正規(guī)的科學(xué)界人士交流的基本模式。你提一個(gè)問題，得到一個(gè)簡短的回答。如果你想了解更多，那么他會告訴你一個(gè)較長的回答。如果你還想了解更多，那么他會告訴你參考文獻(xiàn)，讓你系統(tǒng)地去學(xué)習(xí)。

總之，就是每一層次的問題都有相應(yīng)的回答。**最初的一句話背后，可能有十句話、一百句話、一千句話在作后盾。**也許你一開始只是想問一個(gè)問題，但如果你一路問下去，最終回答者會把整本教材端上來。

這也是科學(xué)家信心的來源，因?yàn)樗麄冋f每一句話的時(shí)候，都知道自己實(shí)際的意思是什么，能用哪些數(shù)學(xué)公式表示，能用哪些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

而民科就不一樣了。一開始他們可能會顯得侃侃而談，好像知道很多的樣子，但稍微多問一點(diǎn)，你就會發(fā)現(xiàn)他們說來說去總是那一套，他們自創(chuàng)的語言體系。這時(shí)候你就知道不用跟他們交流下去了，因?yàn)檫@些人已經(jīng)陷在自己的世界當(dāng)中了，極度的自大遮蔽了他們的視線，扭曲了他們的思維，再跟他們多談只是浪費(fèi)時(shí)間。

再來解釋一下王令雋對量子計(jì)算機(jī)的問題。他說“至于說潘建偉‘世界第一個(gè)制造出量子計(jì)算機(jī)’，我還是第一次聽說過”。實(shí)際上，正規(guī)的新聞?wù)f的本來就不是潘建偉團(tuán)隊(duì)制造出世界首臺量子計(jì)算機(jī)（因?yàn)閷τ谑裁词钦嬲牧孔佑?jì)算機(jī)，沒有公認(rèn)的定義），而是世界首臺超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)（這是一個(gè)有明確意義的概念）。

例如2017年5月4日的《人民日報(bào)》，第一版報(bào)道了短訊《世界首臺超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)在中國誕生》（http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2017-05/04/nw.D110000renmrb_20170504_5-01.htm），里面說“相關(guān)報(bào)道見第十二版”（可見對這條新聞有多重視了）。在第十二版的詳細(xì)報(bào)道《量子計(jì)算機(jī)，開啟中國速度》（http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2017-05/04/nw.D110000renmrb_20170504_1-12.htm）中，說得很清楚：

“實(shí)驗(yàn)測試表明，該原型機(jī)的‘玻色取樣’速度不僅比國際同行類似的之前所有實(shí)驗(yàn)加快至少2.4萬倍，同時(shí)，通過和經(jīng)典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計(jì)算機(jī)（ENIAC）和第一臺晶體管計(jì)算機(jī)（TRADIC）運(yùn)行速度快10—100倍?！?/p>

如果你還是看不懂，我再來解釋一下。量子計(jì)算機(jī)不是對任何問題都比經(jīng)典計(jì)算機(jī)算得快，而是對于一些特定的問題比經(jīng)典計(jì)算機(jī)算得快。也就是說，如果你問的問題不對，那么量子計(jì)算機(jī)沒什么用處，而如果你問對了問題，量子計(jì)算機(jī)就可以給你帶來革命性的進(jìn)步。

在這個(gè)工作中，這個(gè)特定的問題叫做“玻色取樣”。在這個(gè)問題上，潘建偉團(tuán)隊(duì)的光量子計(jì)算機(jī)超過了最早的經(jīng)典計(jì)算機(jī)ENIAC和TRADIC。這是第一次有一臺量子計(jì)算裝置在一個(gè)問題上超過了經(jīng)典計(jì)算機(jī)（即使是最早的經(jīng)典計(jì)算機(jī)），所以科學(xué)家們都公認(rèn)這是一個(gè)重大的成果。至于王令雋問的“大媽去超市買東西時(shí)使用的只有四則運(yùn)算功能的小計(jì)算器”，量子計(jì)算機(jī)本來就不是用來干這種事的，沒有人把它作為研究的目標(biāo)。

如果你還想了解更多，那么又是我的萬應(yīng)回答：請參見我的文章《你完全可以理解量子信息》（http://tech.sina.com.cn/d/2017-08-31/doc-ifykpysa2199081.shtml）。你如果真的對科學(xué)問題感興趣，就請好好看正經(jīng)的科普文章，這比看一百篇民科文章要有用得多。

所以你看，王令雋問的那些問題，《人民日報(bào)》都早已明確地回答了。放著權(quán)威報(bào)道不看，自己腦補(bǔ)一通，然后煞有介事地分析一番，論證自己是個(gè)天才，這是一種什么精神？這就是民科的典型行為方式。

王令雋批判的那種“世界第一個(gè)制造出量子計(jì)算機(jī)”的說法，來自哪里呢？據(jù)此文說，是網(wǎng)易上一篇“馮站長之家”的文章，題目是《痛心！這位中國科學(xué)家，創(chuàng)五個(gè)世界第一，是中國離諾貝爾最近的人，卻被同胞如此質(zhì)疑……》（https://3g.163.com/dy/article/CSTKK0E00514ABQL.html）。好吧，專業(yè)人士一看就知道，這位馮站長科學(xué)水平不高。無論如何，沒有人會把馮站長的說法當(dāng)成權(quán)威說法，——你會嗎？

請問：如果在《人民日報(bào)》和馮站長之間選擇，你更重視誰？

正常人的回答都會是：《人民日報(bào)》。

（《人民日報(bào)》：這是我被黑得最慘的一次?。?/p>

【這是我被黑得最慘的一次】

可是王令雋先生卻放著《人民日報(bào)》不讀，揪著馮站長大戰(zhàn)，這是搞什么鬼？

回到開頭。所以我在看到這位朋友發(fā)來王令雋此文后，不禁問他：

我告訴你A是A，此人說有人說A是B，然后煞有介事地論證半天A不是B，而是C，你讓我怎么辦？

我也很絕望啊

作者簡介：袁嵐峰，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)博士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室副研究員，科技與戰(zhàn)略風(fēng)云學(xué)會會長，微博@中科大胡不歸，知乎@袁嵐峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。

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