經過了高強度的13節課，我們終於到了課程的最後一講。你可能聽說過楊振寧先生的一句話，叫“the party is over”，盛宴已過。
他的本意是說，每個學科都有自己的萌芽期，成長期，衰退期和死亡期。他說盛宴已過，當然不是指量子力學，指的是對撞機高能物理，當時還引起了很多爭論。
但量子力學走到今天，已經一百多年了，是不是也快盛宴已過，很難發現新的東西了呢？我們這一講就來說說這個問題。
1 量子力學讓人類挖到了知識的樹根
我們先來回顧一下量子力學的歷史地位。
量子力學是一次人類認知的升級，但這次升級，跟之前曾經顛覆了人們世界觀的日心說、牛頓力學和進化論不一樣。因為這次升級，讓人類見到了“知識大樹”的“樹根”。
在量子力學之前，人類的知識就像森林裡的果子，這裡一顆，那裡一顆，彼此之間好像是獨立的，並沒很強的關聯。每次認知顛覆，都只是顛覆了一條樹枝上的果子，其他問題都需要另外解決。
而且，人類也一直沒能搞清楚，這些果子是從哪裡來，更不知道還有多少果子沒有摘。
有這些問題其實理所當然。因為自然科學原來的學科之間，邏輯大體上是並列的，學校裡的課程設置也是並列的。
比如在19世紀的時候，當時的科學家可能思考過這麼幾個問題：早期生命為什麼會在水中誕生？為什麼水的沸點比硫化氫、硒化氫高很多？為什麼冰會浮在水面上？
他們當時應該覺得，這幾個問題雖然都跟水有關，但是一個是生物學問題，一個是化學問題，一個物理學問題，答案就算有關係，肯定也不一樣。
但是我要告訴你，答案是一樣的。量子力學裡有個概念，叫氫鍵。這三個問題，全都是氫鍵決定的。咱們一個一個看。
先看生物問題，早期生命為什麼會在水中誕生？
因為水裡的氫鍵特別多，多得形成了大規模網絡，這就讓水變得像物流公司一樣，傳輸某些離子的效率特別高，所以水更適合生物化學反應，生命當然就在水中誕生了。
再來看化學問題。瞭解化學知識的同學都知道，氧、硫、硒這三個元素都是一個族的，它們形成的化合物，化學性質都應該差不多。那為什麼水的沸點比硫化氫、硒化氫高很多？
這是因為，硫化氫、硒化氫的氫鍵比較少，只有水的氫鍵特別多。氫鍵對水分子有束縛力，水分子的氫鍵又多，它想要從液態變為氣態，就得吸收更多的熱量才能掙脫束縛，水的沸點當然就要更高。
最後來看物理問題，為什麼冰會浮在水面上？還是因為氫鍵。氫鍵讓冰的結構比水更鬆散，所以冰的密度比水小，就會浮在水面上。
你看，量子力學出現以後，你追著一個科學問題，順著樹枝使勁往下爬，刨根問底，最終就會彙集到這個叫“量子力學”的樹根上。
所以，學了量子力學的同學，特別有學科優越感，容易看不起其他同學的專業。我以前就得過這毛病。現在你知道這是為什麼了吧？
不過，就目前來看，這樣的樹根其實有兩條：一條樹根彙集了時間、空間和引力問題，它的名字叫廣義相對論；另外一條樹根彙集了除此以外，其他全部的果子，它就是量子力學。
直到這一刻，人類才意識到，知識大樹居然有樹根，之前所有的果子，都是從這兒來的。樹根就像是一個原點，為我們劃定了一個座標系。從這一刻開始，所有的果子都在這個座標系裡找到了自己的位置。
反過來講，目前看來，如果一種“知識”不能在這個座標系裡找到位置，那就說明這種“知識”就像物理學家泡利說的，“not even wrong”，連錯誤都算不上，不值得認真對待。
從這個意義上說，量子力學的誕生，是自生命誕生、智慧誕生和科學誕生以來，地球上最重要的一件事。
2 量子力學的未來是一個好消息和一個壞消息
你看，量子力學的過去可以說是非常輝煌，全是好消息。那它的未來呢？我有一個好消息和一個壞消息。
好消息是，量子力學的未來大有可為。如果沿著現在的兩個樹根往下挖，總有一天，我們會挖到兩個樹根合併的地方，也就是終極理論的所在。
從目前的發展看，物理學家更相信量子力學會兼併廣義相對論。比方說，你可能聽說過一種大統一理論叫弦論。這個理論把我們熟悉的“世界是由粒子組成的”，變成了“世界是由振動的弦組成的”。
這其實就是對量子力學的波粒二象性，做了一個簡單的升級，升級成了波弦二象性。為什麼有的物理學家特別推崇這個升級呢？
因為這樣一來，它就能自動變成一個包含萬有引力的理論。你看，未來的大統一理論應該首先是一種量子的理論。
除了向下挖之外，量子力學還可以向上發展，用新的邏輯重新整合之前的學科。
比如，“得到”課程《合成生物學》的主理人李騰老師說，他們公司現在主要做的事情是修改基因，發明新的蛋白質。但他們的困難是，修改基因的結果很隨機。因為修改了基因之後，他們既不能預測會產生什麼形狀的蛋白質，也預測不了這個蛋白質會有什麼功能。
這就是因為量子力學的理論，還沒來得及對分子生物學提供支持。
我們現在只知道蛋白質的結構裡有氫鍵，但不知道形成哪幾個氫鍵後，蛋白質結構最穩定，更不知道這個結構會跟哪些生物分子發生相互作用。如果量子力學搞清楚了，理論有突破，分子生物學也會有進展。
當然，量子力學的光明未來還不只包括溫故知新，這棵大樹還可以長出新的枝頭和果實，幫助我們發現全新的知識。
比如，科技新聞裡的一些你可能覺得很陌生的名詞，馬約拉納零能模、拓撲絕緣體、高溫超導，這些都是新枝頭上的果實。
說完了好消息，我不得不告訴你一個壞消息。
儘管量子力學已經挖到了樹根，但它能夠描述的物質份額，只佔宇宙全部能量的5%，還有95%等待我們去探索。另外那95%，就是暗物質和暗能量。
不過，這種探索對科學家來說，可是非常值得興奮的事。那接下來，我來為你介紹四個科學家們已經開展的探索，我個人預計，這是四個即將成為現實的應用。
3 四個即將成為現實的應用
這四個應用，一個是2019年國際上最熱門的，一個是咱們中國人搞出來的最新成果，還有兩個是我覺得最有意思的。
最熱門的是2019年10月，Google的超導量子計算芯片。Google宣稱，這是人類第一次讓量子模擬機對特定問題的計算速度，超過了經典計算機。
不過我也得提醒你，這個芯片還只是個開始。相當於萊特兄弟發明了飛機，能在天上飛1分鐘了，證明人類真的能飛上天。但它距離我們日常坐的噴氣式大飛機，還有很長一段路要走。
咱們中國人做出來的最新成果，是2019年3月中科院高能物理所研製的鐵基高溫超導線圈。它和之前的高溫超導材料相比，鐵基線圈價格更便宜，結構更結實，能耐受的磁場更強。
這個技術有什麼前景呢？
比如醫院和科研上用的磁共振，都是由超導線圈提供的磁場。磁共振的磁場越強，圖像的分辨率就越高，就看清楚更細的血管和更微小的神經連接。
所以，鐵基線圈雖然只是實驗上的進展，但我們仍然期待在不久的將來能夠在更多地方用到它。
我最感興趣的應用有兩個，一是量子雷達，二是量子精密測量。
量子雷達，就是通過向雷達波中加入量子信息，讓它能夠分辨更微弱的信號，比如隱形戰鬥機反射的微弱雷達波。
如果外國的隱形戰鬥機開進中國領空，用傳統雷達是發現不了的，但是量子雷達就能發現。所以，量子雷達可能會為中國的領空增加一道盾牌。
量子精密測量這個技術有點兒反直覺。它突破了經典統計誤差的極限，利用海森堡不確定性原理，卻能讓測量結果變得更確定。
比方說，我們可以用它測量微弱的人體磁場。這就好比CT雖然能看到人體內部的狀態，但是有些病它就是看不清楚，必須得靠磁共振成像。這個新技術就像磁共振一樣，會給醫生打開一個監測人體狀態的新窗口，成為現有醫學手段的一個重要補充。
不過，現在網上有不少人打著“量子”的旗號，賣一種叫“人體弱磁場測量儀”的東西，幾百塊錢買個小盒子帶回家，我說的可不是這個。
給你留一個思考題。學過這門課之後，請你開個腦洞，找一條給你印象最深的量子力學的知識，想想它未來可以如何投入應用，分享你的腦洞給我。
自量子力學誕生以來，美國的道瓊斯工業指數，提高了270倍。美國的人均GDP，也提高了大約10倍。對於這樣的增長，各行各業的人當然都有功勞。
但如果用李政道先生的比喻來說，他們的功勞相當於不斷建設新的水產品市場，把魚賣出去賺錢。而量子力學的作用相當於水，是用來養魚的。如果沒有量子力學的水，任你市場建設得再多再好，總有一天會飽和，沒有更多的魚可賣。
雖然每個學科都有發展規律，量子力學也逃不過這個規律。可至少現在，量子力學，盛宴正酣。在未來，量子力學的發展一定會進一步改變世界。
歡迎你來到量子的世界。
——李劍龍《給忙碌者的量子力學課》
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