今年物理诺奖成果的发现，离不开这些“一无是

作者：张馨予

1 个错误观点的价值，可能远超 1000 个平庸的错误甚或狭隘的正确观点。这些错误触及世界的本质，因而能推动科学进步，带来重大突破。上个世纪在生物学和物理学领域的两个科学错误，就为今天蓬勃发展的生物技术和量子信息科学奠定了基础。

撰文 | 戴维 · 凯泽（David Kaiser）、安吉拉 · N · H · 克里杰（Angela N. H. Creager）

翻译 | 赵旭丹

与其他任何行业相比，科学可能都是最看重正确性的。当然，就像绝大多数普通人一样，多数科学家也都会犯下相当多的错误。但并非所有错误都可以相提并论。历史学家发现，在很多情况下，1 个错误观点的价值，可能远超 1 000 个平庸的错误甚或狭隘的正确观点。这些错误触及世界的本质，因而能推动更深入的研究，带来重大突破。它们虽然是错误，但如果没有了它们，科学的进展也许更加步履维艰。

比如，尼尔斯 · 玻尔（Niels Bohr）曾经构建了一个几乎一无是处的原子模型，但就是这个模型推动了量子力学革命的到来。阿尔弗雷德 · 魏格纳（Alfred Wegener）在大量的怀疑声中坚称，离心力导致大陆板块沿地球表面移动（或者说 " 漂移 "）。他确实观察到了这种现象，却给出了错误的解释。还有，恩里克 · 费米（Enrico Fermi）认为，他制造出了比铀核更重的原子核，而正如我们所知，他实际是无意中发现了核裂变。

另外两个非常重要的错误分别来自 20 世纪 70 年代的物理学领域，以及 20 世纪 40 年代的生物学领域，它们也颇有戏剧性地证明了错误对于科学的价值。现在看来，犯下这样的错误，并不是愚蠢的倒霉蛋偶尔走运而已。事实上，这些科学家提出了少有人想过的问题，综合考虑了一些很多人未曾考虑过的观点。在这个过程中，他们为今天蓬勃发展的生物技术和量子信息科学打下了重要的基础。他们固然犯了错，但时至今日，我们的世界依然要向他们的错误致谢。

光子克隆的幻影

第一个错误的根源可以回溯到量子力学创立初期就开始的一场著名争论：在量子理论的本质和根本意义这一问题上，爱因斯坦和玻尔进行了一系列精彩辩论。针对量子力学许多奇异的特性，爱因斯坦抛出了一些闻名于世的反驳意见。例如，根据量子力学的公式，物理学家只能预测各种事件的概率，而不是确定的结果。爱因斯坦则反驳说：" 无论如何，我都坚信，上帝是不会掷骰子的。" 这场争论持续了 30 年之久，爱因斯坦和玻尔都无法说服对方。

几十年后，一位来自北爱尔兰的年轻物理学家约翰 · 贝尔（John Bell），重新思考了爱因斯坦和玻尔曾经争论过的问题。他回顾了爱因斯坦在 1935 年发表的一个思想实验：在这个实验中，爱因斯坦假定有一个粒子源能够发出成对的量子粒子——例如电子或光子，每对粒子向相反方向运动。当这两个粒子相互远离后，物理学家可以分别测量每个粒子的一些特性。贝尔想知道的是，如果进行了测量，那么两个测量结果会有怎样的关系。

1964 年，贝尔发表了一篇非常简短、清晰的论文，他在文章中指出，根据量子力学，当人们进行测量时，在其中一个粒子上的测量结果——比如向右运动的粒子的自旋，必定取决于人们在测量向左运动的那个粒子的何种属性。因此，贝尔推断，如果一个理论对实验结果所作的预测与量子力学相同，它一定包含一个信号，或者 " 一种机制，使得无论两台测量设备相距多远，其中一台测量设备的设置都能影响到另一台测量设备的读数 "。他进一步得出结论："这个信号必须能即时传输。"这样的长距离关联就是现在我们熟知的 " 量子纠缠 "（quantum entanglement）。

今年物理诺奖成果的发现，离不开这些“一无是

图注 1：即时电报：1981 年，物理学家尼克 · 赫伯特利用量子力学的奇特特性，设计了一个通信系统，它能超光速传输信息。尽管根据爱因斯坦的相对论，这样的设备不可能存在，但在赫伯特最初提出这一方案时，却没有任何人能找到其中的任何错误。经过一段时间的深入研究，赫伯特的错误才浮出水面：基本粒子永远不可能按照赫伯特的方式被精确复制。物理学家依据这一现象，在量子信息科学领域取得了长足进展。

在当今物理学界，贝尔的论文几乎众人皆知，但在当时，这篇论文却并没有引起太多人的兴趣。即时信号传输与爱因斯坦的相对论相抵触，因为相对论认为，任何信号的传播速度都不会超过光速。尼克 · 赫伯特（Nick Herbert）是当时少数注意到贝尔论文的物理学家之一，他越来越关注这一问题，甚至逐渐压缩了他的日常工作。