光量子干涉实物图。图片来自新华社
党的二十大报告在总结十年来的重大科技创新成果时,再一次提到了量子信息。近年来,“墨子号”“九章”“祖冲之号”等一批量子信息领域的成果集中涌现,我国量子科技实现从跟跑、并跑,到部分领跑的重大历史性飞跃,量子科技发展的体系化能力正在稳步建立。
量子力学自1900年诞生以来,打开了人类认识世界的一扇新的大门。第一次量子革命,量子力学催生了晶体管、激光等重大发明。近年来,以量子计算和量子通信为代表的第二次量子革命兴起,极大地影响和改变着人类的生活。
本期科技访谈录,我们邀请到军事科学院量子技术方向学科带头人、国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心副研究员徐馥芳,请他谈一谈神奇的量子世界,展望量子科技发展的宏阔未来。
量子之美,美在未知
记者:习主席在党的二十大报告中,把量子信息列入新时代十年重大科技创新成果之一。量子信息是什么?它和我们经常提及的量子科技有什么关系?如今我国在量子信息领域都取得了哪些重要成就?
徐馥芳:量子信息是量子物理学和信息科学交叉催生的技术领域。它利用微观体系的量子效应,实现信息的高灵敏感知、安全传输和高速处理。量子信息主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量等3个典型技术分支。
量子科技是一个更宏观的概念。它指的是量子力学建立后催生和发展起来的一系列科学与技术。随着量子信息技术的发展,量子科技发展进入新阶段,第二次量子革命兴起。这是一次巨大的飞跃,直接或间接改变和提升着人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
近年来,我国在量子信息领域取得了很多重大成果。在量子通信领域,我国实现了光纤量子保密通信应用演示与验证的“京沪干线”,成功发射了“墨子号”量子卫星;在量子计算领域,我国实现了“九章”光量子计算原型芯片和“祖冲之号”超导量子技术原型系统;在量子探测领域,我国多个单位研制的冷原子干涉重力测量样机在国际重力比对试验中都取得了优秀成绩,针对水下目标探测的量子磁力探测样机已经针对典型场景开展了测试,等等。
记者:我们知道,量子力学是描述微观物理世界的理论。在您的眼里,又或者说在您的想象里,量子世界有多美?
徐馥芳:量子世界之美,在于它的神秘与未知。在量子的概念提出之前,我们对微观世界的认识,往往基于对宏观世界的理解之上。受到物理学自身限制,我们无法直接观测微观世界,甚至借助光学、电子学显微镜等也只能观测到皮毛。如今,了解过量子测量的我们都知道,量子测量会对被测量子系统产生影响;处于相同状态的量子系统被测量后可能得到不同的结果。这种因果颠倒的试验结果听来近乎玄幻,也是诸多科学家无法用经典物理学理论解释黑体辐射实验的原因。
在量子世界,很多经典物理学中不存在的物理状态变得可能。量子力学直接颠覆了我们对整个世界的认知。一个全新的世界在我们面前徐徐打开,太多的未知等待着我们去探索。这怎能不令人欣喜?
如今,还有许多物理现象难以被我们理解,比如量子隧穿、电子自旋、电子轨道跃迁、单电子自身干涉、测量导致的坍缩、共轭物理量无法同时精确测量(海森堡测不准原理),等等。这些都是量子世界里的一扇扇神秘的“大门”,一旦打开走进去,里面可能是一个更加幽远深邃的“洞天”。
但是,量子世界的神秘,或者说对量子世界的疑惑,并不足以使我们怀疑量子力学。量子力学的一部分已经得到实验验证,基于量子力学发展起来的科学与技术,已经极大地改变了我们的社会,并将继续服务于人类社会生活。
量子概念图。资料图片
对未来世界的影响,将远超你的想象
记者:有句俗话说,“遇事不决,量子力学”。量子似乎已经走进了人们的日常生活,又似乎还很遥远。您怎么看?
徐馥芳:很多时候,我们会觉得量子力学离我们很远。这一略带神秘、略显高深的学科,告诉我们微观世界中存在一些超导、超流、纠缠等神奇的量子效应,一般人很难理解。虽然一直都在说量子科技正在走进我们的生活,但是这一过程,往往以基础科学的形式在起作用。量子力学指导和推动了电子技术和信息技术的发展,但是我们的科学家、工程师和用户并不一定需要对量子力学懂太多。传统的学科还在将技术进一步推向前沿,仍有在不引入量子力学的情况下的进步空间。或者更直白地说,期望改变世界的量子信息技术,目前许多还停留在实验室阶段或者初步应用阶段,有待进一步突破。
另一方面,量子力学其实离我们又很近。我们周围的物质,包括我们的身体和大脑都是由原子分子构成的,它们在微观上遵守的是量子力学的规则。我们享受的现代科技产品,手机、电脑等都是量子力学指导的产物。近年来,随着量子信息技术的快速发展,量子通信、量子计算、量子精密测量领域都取得了一些重大进展,相关的科技产品正在加速走进我们的生活。
当然,我们更需清醒地看到,量子技术在向世界展现出其强大能力和发展潜力的同时,也面临巨大挑战。这其中,不仅有来自对量子态的长时间维持和精确调控等人类改造世界能力的挑战,更牵扯到物理学基础理论等人类认识世界能力的挑战。也许,还需经过漫长的时间,有新材料、新机理等特殊契机出现后,量子技术才能真正向世界显示其威力。
记者:请您设想一下,量子信息技术会给我们的未来生活带来怎样的改变?
徐馥芳:量子信息技术对未来世界的影响,将远超你的想象。在量子信息技术的3个分支中,量子精密测量和量子通信发展得相对成熟,已经从实验室“飞入寻常百姓家”。而难度最大的量子计算,发展仍处于早期阶段,距离商用普及仍有较长距离。我们乐观估计,还要20年以上的时间才能实现。
量子计算是量子信息技术中最综合的一个技术分支,也是对信息技术冲击最大的一个分支。从算盘时代发展到冯·诺依曼架构的电子计算机时代,人类社会发生了翻天覆地的变化。从经典计算机到量子计算机,“量子比特”取代了经典的“比特”,量子计算机在理论上具有秒杀所有传统计算机的计算能力。可以想象,一旦通用量子计算机发展起来,人类社会又将再次经历巨大变化。网络信息安全、大数据和人工智能、化学生物制药、金融工程、智能制造等领域都将因为量子计算机的巨大信息处理能力,发生颠覆性改变。
有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远
记者:在钻研量子技术的道路上,您遇到最艰难的挑战是什么?
徐馥芳:从我的经历来看,最艰难的往往是起步阶段。我们这个团队是伴随着2017年新军事科学院调整组建而成立的一个研究团队,刚刚成立时,团队只有几个人,来自全军不同的单位。我还清楚记得,大家刚来到单位的时候,办公场地都是临时借用的,第一份项目申报书,是在临时租借的宿舍中完成的。但大家都没有被这些现实困难吓倒,科研经费有限,就省吃俭用买设备买器件;团队人才短缺,就想方设法引进、培养青年人才……几年时间过来了,我们的团队已经相对稳定成熟,科研条件有了很大改善,也取得了不少研究成果。
回顾这段从零起步的创业历程,我最大感触是,我们这一代科研人员赶上了一个好时代。在国家高度重视科技创新的大背景下,在党中央和中央军委的相关政策扶持下,在军事科学院良好的科研氛围下,我们团队可以瞄准一个目标,心无旁骛地共同努力。在这种环境下,拼搏也成为内在的自发本能。
记者:您认为,研究量子技术和其他科学技术有什么不同?研究量子技术需要怎样的科学精神?
徐馥芳:由于量子物理的概念与宏观世界完全不同,从事量子技术研究需要经过科学的系统训练,接受其独特的逻辑和技术方法。量子力学是一门完备的、严谨的科学。没经过系统训练,利用学习到的部分量子概念,结合自己的现实经验看待或处理问题,很容易走入歧路,产生错误观点。
现在社会上对量子技术存在着两种极端理解:一种是认为量子技术是骗子技术,所有的都是假的,不认可量子力学的正确性,或者认可量子力学但不认可量子技术;另一种认为量子技术是万能的,会彻底颠覆现在的电子技术和信息技术。这两种理解毫无疑问都是错误的。量子力学是一门基础学科,我们需要理性认识基于量子力学发展起来的量子技术,尤其是方兴未艾的量子信息学。它是一门全新的交叉学科,它的发展将成为我们传统信息技术的有力补充,并成为信息技术深化发展的基础。
从我长期从事量子技术的经历来看,我认为,研究量子技术,一是需要科学严谨的态度,能够严格依据量子理论进行推理和验证,进行试验设计和现象解释;二是需要前瞻的洞察力,量子世界的现象和规律与我们熟悉的经验世界完全不同,对研究中碰到的问题,必须敢于大胆假设,勇于创新,小心求证;三是需要持之以恒的韧劲,在研究量子信息技术时,科学难题和工程技术难题同在,很多时候在短期内都难以出重大应用成果。中国古人常讲“十年磨一剑”,但在这个领域,有可能十年都难磨一剑,所以必须沉下心来埋头苦干。
在科学研究上,有时看似下的是慢功夫,实则走的是快车道。量子技术是一门非常前沿且深奥的学科,目前虽然已经有了一些研究成果,但还有更多的“无人区”等着我们去探索。当我们与世界同行站在同一起跑线上,有没有勇闯科技“无人区”的胆识,决定了我们未来能走多远。
文字整理:张志华
东西问|牟岱:“查海巨龙”何以是中华民族万年文化史的精神标识?******
中新社沈阳12月21日电 题:“查海巨龙”何以是中华民族万年文化史的精神标识?
——专访辽宁社会科学院副院长、研究员牟岱
作者 孟令卓
20世纪80年代,辽宁省阜新市阜新蒙古族自治县查海村出土的石堆“查海龙”等文物轰动国内外考古学界,奠定了北方辽河流域溯源中华五千年文明的基石。中华民族龙图腾的精神标识与“查海文化”有何历史渊源?尘封近半个世纪的“查海遗址”为何亟待启动?辽宁社会科学院副院长、研究员牟岱近日接受中新社“东西问”独家专访,对此进行解读。
现将访谈实录摘要如下:
中新社记者:怎样理解“查海遗址”类型文化为佐证中华民族万年文化史提供可能?
牟岱:1986年开始发掘的“查海遗址”类型文化是新石器时代早期人类聚落遗址,遗址面积3万多平方米,其中主遗址现存面积12500余平方米。除此,“查海遗址”类型文化还包括“他尺西沟遗址”“程家梁遗址”和“贾家沟遗址”等多处文化遗址,构成了独立的类型文化。考古发现表明,遗址出土的“中华第一龙”“世界第一玉”、石雕神人面像等遗物,展示了特征鲜明的民族文化内涵和文明水准。
贾家沟遗址地表陶片。受访者供图近几年来,国内很多地方发现了距今万年至八千年左右的古人类文化遗址,但大都晚于“查海遗址”而发现,且历史影响和文化影响远不及“查海遗址”,无法替代“查海遗址”目前在全国乃至东北亚地区独一无二的万年文化史地位。到目前为止,“查海遗址”是辽宁省和国内考古发现年代最悠久、规模较大的新石器时代早期遗址,并且具有明显的中华民族文化符号标志(龙符号和玉文化)。考古证明,距今约10000-7000年历史的“查海遗址”类型文化为佐证中华民族万年文化史提供了可能。
程家梁遗址处散落碎陶片。受访者供图中新社记者:我们说中华民族是龙的传人,您如何看待“查海遗址”出土的巨龙是中华民族万年文化史的精神标识?
牟岱:龙是中华民族古代文明的象征,它的起源同中华民族历史文化的形成和古代文明的孕育发展紧密相关。目前,长江流域、黄河流域、辽河流域等地都发现了中华民族史前龙崇拜的遗迹或遗物,已经发掘了一些具有中华民族代表性符号和中华文明标志性象征的各种大型巨龙。这些巨龙主要用于华夏古代先民宗教崇拜和祭祀等,其中包括辽宁省阜新市阜新蒙古族自治县查海村的“查海遗址”(大体相当于兴隆洼文化时期距今10000-7000年,但不同于兴隆洼文化)发掘出用石块堆成的“查海龙”,查海石堆龙全长19.7米,龙身宽1.8-2米,头部宽5米;河南省濮阳市西水坡龙虎贝壳摆塑龙(仰韶文化时期距今6500-6000年),贝壳龙长1.78米,高0.67米;湖北省黄梅县白湖乡张城村的“焦墩遗址”(距今6000-5000年)发掘的鹅卵石摆塑“焦墩龙”,鹅卵石摆塑龙全长7米,躯干长4.46米,高2.26米。
其中,辽宁阜新的查海石堆塑龙是中国辽河流域文明中出现的巨龙,可称为辽河第一龙;河南省濮阳的贝壳摆塑龙是黄河流域发掘的巨龙,堪称黄河第一龙;湖北省黄梅县的焦墩鹅卵石摆塑龙是长江流域发掘的巨龙,被誉为长江第一龙。在这些已知的巨龙形象中,尤以辽河流域的“查海遗址”发现的“查海龙”形象年代最早、体型最大,距今约10000到7000年。
所以,“查海龙”是迄今为止中国考古发现年代最早的巨龙形象,被誉为“中华第一龙”。“查海遗址”类型文化地区也是目前中国考古发掘能够佐证中华民族博大精深的龙文化的最早发源地。因此,“查海遗址”类型文化是目前中国最具有中华民族独特精神标识的历史文化。
“查海遗址”类型文化除发现“查海龙”外,还发现两块陶器上浮雕带有鳞片的龙,这比先前发现红山文化(6000年左右)的玉猪龙还早近2000-3000年,是更原始龙的雏形,堪称“华夏第一龙”。著名考古学家苏秉琦先生认为,“查海龙”证明龙崇拜起源于母系时代,到了父系时代,龙的功能经历了从农业氏族社会的保护神到部落联盟的保护神的转化过程。为此,他为辽宁“查海遗址”文化题词:“玉龙故乡,文明发端”。也表明中华民族以龙为独特民族信仰的历史至少具有约10000到7000年。
阜新查海遗址。受访者供图中新社记者:在辽河流域溯源中华文明中,我们常听到红山文化,“查海遗址”类型文化怎样充分实证中华民族五千年文明史?其与“红山文化”的渊源体现在哪里?
牟岱:以往,通常的说法是中华文明五千年,浙江杭州“良渚遗址”印证了中华文明五千年历史;辽宁省朝阳市“牛河梁遗址”(红山文化时期)的发现,将中华文明提前了1000年;而“查海遗址”的发现,则把中华文明的探源在红山文化基础上又提前了2000-3000年。在内容上“查海遗址”文化具有鲜明的中华民族特点,尤其是从“查海遗址”中发现最能代表中华文明民族特点的龙(石堆龙和龙纹陶片)、玉器、村落、最早的基础文字(陶器上“之”字纹)、以龙为首的原始宗教等。这些为研究中华民族史前文明和文化起源提供了新的依据。
“查海遗址”类型文化研究是属于中华文明万年至七千年历史的根脉研究。早在1985年,苏秉琦先生就认为,“查海遗址”出土遗物证明“查海遗址”文化应当是红山文化主源之一和前身。
中新社记者:“查海遗址”类型文化亟待发掘和深入研究的意义何在?
牟岱:中共二十大报告指出,“坚守中华文化立场,提炼展示中华文明的精神标识和文化精髓”,这为文化强国建设提出了新任务。同时,习近平总书记在中共中央政治局第三十九次集体学习时强调,经过几代学者接续努力,中华文明探源工程等重大工程的研究成果,实证了我国百万年的人类史、一万年的文化史、五千多年的文明史。中华文明探源工程成绩显著,但仍然任重而道远,必须继续推进、不断深化。
“查海遗址”类型文化是距今约有10000-7000年历史、亟需不断深化研究的中华文明源头文化之一。发掘研究开发“查海遗址”类型文化,有利于探究生生不息的文明“根脉”;有利于从中国北方地区填补中华文明五千年传承根源研究工作的空白;有助于实证中华万年文化史;更有助于夯实研究文化自信建设工作的基础。启动“查海遗址”类型文化发掘研究工作,并将其纳入中华文明探源工程一部分,这对中华文明探源工程意义重大,对守护精神家园、讲好中国故事等都有深远影响。
中新社记者:您对重启“查海遗址”类型文化研究有哪些建议?
牟岱:其一,建议国家有关部门重启“查海遗址”类型文化的发掘工作,可以结合辽宁地区的中华文明资源实际,设立“查海遗址”类型文化考古专项。
其二,建立实现中华民族伟大复兴中国梦的精神家园基地。
党的二十大报告指出,要“增强文化自信”“增强实现中华民族伟大复兴的精神力量”。“查海遗址”类型文化有利于增强全球华夏子孙的民族自豪感。以“查海遗址”这样具有“中华民族的代表性符号和中华文明的标志性象征”的类似遗址文化为基础,建立一批具有国际一流水准的精神家园基地和博物馆,打造全球华人寄托民族信仰、民族情怀的考古文化名胜,供全世界华人归乡省祖,形成全球化的民族精神信仰共识和民族凝聚力。
其三,加强对“查海遗址”类型文化的宣传,增强文化自信的文明历史要素。
建议对“查海遗址”类型文化中的“中华第一龙”“中华第一村”“世界第一玉”等能够充分说明中华文明万年文化起源的实物证据进行大力宣传,讲清楚类似“查海遗址”类型文化的中华文明灿烂成就,及对人类文明的重大贡献。
其四,加大对现存“查海遗址”类型文化群的保护和投入。
从保护中华文明和民族文化安全的高度,重视现已发现和发掘的“查海遗址”类型文化群各个遗址的保护,打破文物保护级别的限制;从展示和宣传民族悠久历史文明和维护国家文化安全的高度,投入更多维护成本和资源,保存好现有遗址。此外,制定包括前红山和红山文化在内的考古发掘和保护计划,将其置于中华文明探源工程的总体指导下,进行科学发掘和研究。(完)
受访者简介:
牟岱,辽宁社会科学院副院长、二级研究员,博士生导师,国家“万人计划”首批入选专家,国务院特殊津贴专家,国家哲学社会科学领军人才,全国“四个一批”人才,全国首批文化名家。
博士毕业于皇家墨尔本理工大学(RMIT),出版学术专著4部,合作出版学术专著11部。主要研究领域:哲学和文化、东北亚国际政治、智库研究等。研究成果被国家批示采用50余项,被省部级批示70余项。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |