102思维模型：量子思维一在纠缠中跃迁

作者：老范

2016年8月16日1时40分，墨子号量子科学实验卫星在酒泉成功发射升空，标志着中国已经跻身于国际一流的量子信息研究行列，在量子通信技术方面也走在了世界前列。

2020年9月5日的西湖大学公开课上，中国科学技术大学常务副校长潘建伟教授表示，他带领的研究团队在光量子计算机方面取得了重大突破，其性能超过谷歌53比特量子计算机的100万倍。

随着中国在量子力学研究领域的领先，公众越来越对量子力学产生了浓厚的兴趣，其实量子不仅是一个热门的学科，更是影响一个国家科技实力的重要标志，它直接奠定了原子弹、核技术、光学、半导体工业等领域的物理基础，在量子计算、信息加密等现代高科技领域大显身手。有人说，量子力学是科学史上最为精确地被实验检验了的理论，可以说是人类智力征程中的最高成就。根据统计资料，一个多世纪以来颁发的诺贝尔物理学奖中，绝大部分都颁给了与量子力学有关的研究。到底什么是量子？什么是量子思维？量子思维对我们有什么价值呢？

一、什么是量子？

1、量子的概念

量子（quantum）是现代物理研究微观世界的的重要概念。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。

量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”，它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。

凡是冠以“量子”之称的概念，基本上说的都是很小的微观世界的事情。微观世界的物理规律与宏观世界大不一样，宏观规律我们可以通过感官进行体验，而量子世界的微观定律却是“看不见摸不着”的。在宏观世界中，我们用牛顿定律描述物体的运动。而在微观世界，牛顿定律就失去了作用，例如要描述原子中电子的运动规律，牛顿的经典力学就失灵了，这时候就会用到用来解释微观世界的量子力学了。

2、量子力学

量子力学是描述微观物质的理论，许多物理学理论，例如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。自从普朗克提出量子这一概念以来，在20世纪初由尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。在20世纪的前半期，初步建立了完整的量子力学理论。

一般认为量子力学的适用范围是原子到“普朗克长度”之间，“普朗克长度”是物理学中的一个可以测量出来的最小长度，约为1.6×10–33 厘米，量子力学就是研究这个区间中的中子、质子、电子、光子，以及所有其他的基本粒子的运动规律的学科。

量子力学和相对论是20世纪物理学的两颗明珠。相对论是宇宙学、天体物理学、引力波、黑洞以及其他学科的基础，量子力学则是原子物理学、核物理学、基本粒子物理、凝聚态物理等学科的基础。广义相对论告诉我们空间不是一个静止的盒子，而是在不断运动，像一个移动中的巨大软体动物，可以压缩和扭曲，而我们被包在里面。另一方面，量子力学告诉我们，世界是“由量子构成”，具有精细的颗粒状结构。包括我们的物理空间当然也是“由量子构成的”。

3、量子力学的核心概念

（1）波粒二象性

世界是由92种不同类型的原子组成，每个原子又由质子、中子、电子等基本粒子组成，而这些基本粒子又是由夸克组成的。那夸克是什么呢？根据弦理论，夸克等基本粒子就类似于橡皮筋的弦，弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的。在20世纪早期，科学家们争论了很久，光是粒子还是震动波呢？一直没有答案。后来通过双缝干涉实验得出了一个非常诡异的结论，光即是粒子也是波。波粒二象性的概念就诞生了。波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。通俗的讲就是所有的粒子即是粒子也是波。在经典世界里，粒子和波是两个截然不同的东西，不可能调和在一起，而在量子的世界，他们却合二为一，这就是量子世界的诡异之处，完全超乎了常人的想象。2015年瑞士洛桑联邦理工学院科学家成功拍摄出光同时表现波粒二象性的照片。是人类有史以来第一张光即是波，又是粒子流的照片。

实际上，物质都具有波粒二象性，只是存在着波动性的大小问题。物质的波动性取决于它的质量，质量越大，其不确定性就越小，同时波动性也就越小，因为波的分布只是粒子出现的概率分布罢了。

（2）不确定性原理

不确定性原理（Uncertainty principle）是由海森堡于1927年提出，这个理论是说，你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。 该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。

由于粒子的位置和动量不能够同时测量，或者说没有一个状态，完全违反了经典力学。

在经典力学中，任何一个物体都同时具有确定的位置和动量，例如轨道概念和静止概念。轨道的存在要求在轨道每一个粒子具有一个确定的位置和速度；静止的概念要求粒子的位置确定，并且速度为零。这都意味着粒子可以同时具有准确的位置和动量，而这些与微观粒子运动的不确定性原理是矛盾的。不确定性原理充分体现了牛顿经典力学和量子力学的矛盾以及微观粒子的波粒二象性，为人类认识微观世界奠定了基础。

（3）量子跃迁

所谓的量子跃迁就是微观状态发生跳跃式变化的过程。由于微观粒子的状态常常是分立的，所以从一个状态到另一个状态的变化常常是跳跃式的。例如电子在原子核外的轨道是间断的、量子化的，电子吸收或发射光子后就会发生轨道跃迁，而轨道跃迁也是间断的、量子化的。

（4）量子纠缠

在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，这种现象称为量子纠缠。类似孙悟空和他的分身，二者无论距离多远都“心有灵犀”。当两个微观粒子处于纠缠态，不论分离多远，对其中一个粒子的量子态做任何改变，另一个会立刻感受到，并做相应改变。

（5）量子叠加态

科学家在观测量子时发现量子状态无法确定，量子在同一时间可能出现在A地，也可能出现在B地，或可能同时出现在不同的地方。量子在某个位置出现是概率性的，并没有确定性，这就叫量子叠加态。一对关联粒子，如果改变其中一个粒子属性，另一个粒子不管相距多远都会瞬间改变，这种信息的传递不需要时间，这叫量子纠缠。当你不观测量子时，量子处于叠加态，当你观测量子时量子表现出唯一状态，这就量子塌缩。

奥地利物理学家薛定谔提出一个思想实验，是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

量子理论认为：如果没有揭开盖子进行观察，薛定谔的猫的状态是“死”与“活”的叠加。没有人打开盒子进行观测的话，此猫将永远处于同时是死又是活的状态， 这个听起来似乎荒谬的物理思想实验，不仅在物理学方面极具意义，在哲学方面也引申出了很多的思考。

例如：在谈恋爱的过程中，你也不知道对方是否喜欢你，你就可以把结果看成是喜欢和不喜欢的混合叠加态，如果你想知道答案，唯一的方法就是去试试看，但是，只要是试过，就改变了原来的结果。

在量子力学中，观测会影响测量结果，因为观察需要通过测量来进行，但测量需要工具，在经典世界中，测量工具对测量对象的影响可以忽略不计，而在量子世界里，测量工具对电子行为的测量免不了让电子与某种外界影响相互作用。这样，对电子的观察必然伴随着对电子运动的干扰。

对于经典测量行为，干扰的尺度远小于被测量物体的尺度，可以忽略。但进行量子测量时，被测量物体的尺寸太小，因此不能忽略测量干扰带来的影响。

也就是一个具有一定动量的微观粒子的位置是不确定的，我们根本不知道它在哪里。一旦我们去看它，它瞬间就出现在某个位置，因而得到的是电子处于一个位置的确定结果。为了解释这个过程，海森堡引入了波函数坍缩的概念。海森堡说，在人观察的一瞬间，电子本来不确定位置的“波函数”一下子坍缩成某个确定位置的“波函数”了。就像前面谈恋爱的案例，你不知道对方是否喜欢你，而你去试探的时候，对方马上就坍缩为喜欢你（或者不喜欢你）的结果。从这个意义上讲，每个人都是处于量子叠加态，都充满的无限可能，关键是有没有去尝试，只有去不断尝试，才能发现自己的无限可能。

（6）量子隧穿效应

放射性是一种原子核自发放出射线，并变成另一种原子核的过程。其中有一种放射性过程叫作α衰变，说的是不稳定的较重原子核，通过自发放射一个α粒子，即氦原子核，而转变为另一种较轻原子核的过程。α粒子为什么会自发地从原子核内飞出来呢？

来自苏联的美国物理学家伽莫夫在1928年提出量子隧穿效应，解决了这个问题。 一般来说，原子核内部有一种很强的作用力，将所有的核子限制在小小的原子核内部。α粒子由两个质子和两个中子组成，原子核会构筑了一堵高墙，禁止α粒子飞出去。物理学中通常将这种束缚粒子的能量屏障称为“势垒”，根据经典理论，只有能量大于势垒高度的粒子才有可能飞到势垒的外面。而在一般情形下，一个α粒子是没有足够的能量越过核势垒的。但事实上，发生α衰变时，粒子确实从原子核中逃脱出来了，因为微观粒子的运动是波动和不确定性的，根据波动理论，电子波函数将弥漫于整个空间，粒子以一定的概率（波函数平方）出现在空间每个点，包括势垒“墙壁”以外的点。终有一部分粒子可以穿过势垒，就好像势垒底部存在一条隧道一样，这就是隧穿效应。

我们举一个例子解释这种现象，在经典世界里，一锅水放在那里，是不可能有水滴跑出来的，因为水分子不可能跨越锅的势垒，而在量子世界里，水是沸腾和波涛汹涌的，水分子的运动是不确定性的，虽然跨越势垒的概率很小，但还是有一定概率的，所以你如果站在锅边，就很容易被溅出的水分子烫到，这些溅出来的水滴就是一种量子隧穿效应。

二、什么是量子思维？

量子思维是运用量子世界的运行法则对自己思维进行塑造的思维方式，量子世界是不确定的、跃迁的、叠加态的、纠缠的和充满无限潜能的。它是一种全新的视角。它超越了我们经典世界培养的逻辑思维，它是超越现有时空的“超思维”。

量子思维告诉我们，任何一个特定的情景都潜藏着无限的各种可能性，拥有无限数量的可行视角。他告诉我们要学会处在混沌的边缘，在应对瞬息万变的现实情况时，随时都能够从新的视角来制定战略和决策。量子思维的特征有整体性、不确定性、涌现性、兼容性、潜在性和参与性等。

1、整体性

在量子物理学里，每一个“量子位”即是粒子也是波，整个宇宙由这些相互作用，互相叠加的动态能量组成，纵横交错，互相干扰，没有任何一个“量子位”可以被抽离出来，它们是一个整体。量子思维就是要从整体上思考问题，并且要注重与周围环境的互动。在组织管理上，要放弃机械式的原子组织，不要试图想控制员工和控制环境，而是要打造一种能够与环境融合的结构，站在系统的角度去创造。

2、不确定性

旧范式科学是确定性的、可预见的。确定就代表着可控，控制性越强，系统越僵化。冯·弗尔斯特定理认为：系统部分之间的连接越严格，对整个系统的影响越小。连接越严格，元素与整个系统越疏远。所以一个系统部件被控制的越紧，他们对系统的贡献也就越少，他们越不像是整体的一部分。量子思维是不确定性、不可预测和模糊的。正是这种模糊性造就了灵活性、创造性和无限潜能。所以新时代的领导者要学会驾驭和管理不确定性，这样才能在混沌中繁荣发展。

3、涌现性

在机械论世界观里，还原是分析的关键，任何系统和物体通过不断的分解，以便清楚其性能和主要功能，部分相加等于整体。而量子思维体现的是涌现性，涌现是复杂系统通过自组织呈现出来的相变。就像单个蚂蚁是愚蠢的，而蚁群就表现的很聪明。单个蚂蚁只遵守简单的规则，通过自组织就涌现出新的智慧行为。

4、兼容性

旧的范式科学是一种“非此即彼”的科学，按照亚里士多德的逻辑，一个观点要么是对的，要么是错的，牛顿的科学基于亚里士多德的理论，认为物质要么是粒子，要么是波。物体和物体之间是线性的，循序渐进发展的。量子思维是兼容性的，认为物质即是粒子也是波。未来可能会有更多的量子组织组成量子性社会，兼容更多的多样性，在发挥每个人的创造力的同时，促进团队协同发展。

5、潜在性

量子系统和混沌系统是非线性的，量子系统通过量子跃迁发展进化，通过试探二者的潜能从一个确定的状态跳跃的一种未知状态。在混沌系统，任何一个微小的扰动都可能带来整个系统的巨大变革。这就是著名的“蝴蝶效应”，北半球一只蝴蝶扇动一下翅膀，会引起南半球的一场龙卷风。所以量子系统和混沌系统告诉我们一个启示，任何一个微小的个体，都对整个系统非常重要，都充满了无限可能性，都可能跃迁到更高的维度。

6、参与性

旧科学范式将世界分为两类，主体和客体。量子思维认为世界是参与性的，没有主体和客体之分，是相互促进的结果。就像赫拉利在《人类简史·从动物到上帝》一书中提出一个问题，到底是人类驯化了小麦，还是小麦驯化了人类？量子系统给了我们答案，是互相驯化塑造了现在的结果。宇宙是一个互相参与的能量池，所有事物都是信息形式的能量，互相参与，互相影响，互相界定，互相创造。事物中包含的物质来了又去，就像水分子流过漏斗的漩涡，但形态是持续的，就像人体中水分子，蛋白质和脂肪不断的流动，而人体的形态只是轻微的变动。世界的形态是粒子共同参与的结果，因为这是一个参与性的世界。

三、量子思维的应用

1、组织管理中应用

基于量子新科学视角的组织是不确定的、主体参与的、整体涌现的量子场。应将价值创造视为企业存在的目的，将能量作为组织的核心资源，构建赋能型治理结构，实施管理模式变革与产业技术创新，使组织具有更强的应对不确定性与共创商业生态系统价值的能力。

量子思维下，整个组织的驱动机制、能量来源来自于信念和使命，而不是来自权威和控制。组织的动力不是来自高层，而是来自基层，组织的智慧不再是自上而下，而是自下而上，上下联动。管理的驱动机制也不再来自指挥命令系统，而是来自使命的驱动，来自自我驱动。领导不是发号施令者，而是服务者和支持者。量子化组织就是要打造一个参与性的组织，靠愿景和使命来驱动，靠公司与员工的互动来创造，实现组织的自创生。

例如：海尔集团领导人张瑞敏就采用了量子思维对海尔进行组织管理重塑，他一直尝试把公司从“正金字塔”结构转为“倒金字塔”，把集权式的管理模式转向自组织的管理模型，从而激发员工的潜能，建立一个自创新的量子组织。于是海尔提出了三自、三权、三化，来激活量子场。

三自是 “自创业、自组织、自驱动”，张瑞敏将员工视为波粒二象性的“量子自我”。为了激发员工的潜能，海尔通过“人单合一”模式，为每个人提供实现自我价值的平台，使每个人都是自己的CEO，并组成直面市场的自组织，每个员工通过为用户创造价值来实现自身价值。

三权是海尔实现了“决策权、用人权、分配权”的权利下放。“决策权”，直接赋权给平台主、小微主、创客，激活了员工参与决策的意识，增强了员工的责任感，释放了量子自我的能量；“用人权”是直接赋权平台主或者小微主根据业务需要，整合内外部人力资源，按单聚散；“分配权”是根据员工为用户创造的价值，直接由用户付薪。赋能型的权力下放，打破了科层制的权力控制，使团队与个体的能量被充分激活。

三化是企业平台化、员工创客化、用户个性化。企业平台化是内去科层，外破边界，成为整合全球资源的平台而不是科层制的控制系统；“员工创客化”是员工成为共创、共享、共赢的创客，而不是被动的雇佣执行者，信任与赋能使量子自我的潜能被充分激活，员工在为用户创造价值的同时实现了自我成长；“用户个性化”是通过持续零距离用户交互，实现与用户的信息与能量的连续“纠缠”，使企业可以快速利用用户知识实现迭代式创新，满足用户个性化需求。通过用户使用价值与体验价值的创造，驱动海尔企业价值的实现。

2、科技中的应用

量子力学是一个异常成功又已经被广泛应用的理论。现代科学几乎所有的领域都与量子力学有关，应用的领域包括半导体、纳米、精密测量、激光、电子显微镜、原子钟、核磁共振、化学、计算机、密码学、核能、新材料（石墨烯、碳纳米管、超导材料、拓扑绝缘体材料、电子陶瓷）等。

其中量子通信和量子计算是当今最热门的研究领域，量子计算的速度和精度完全超越了现在的经典计算机，达到了惊人的程度。美国物理学家费曼曾经比喻说，他的某个计算结果的精度，相当于如果你测量洛杉矶到纽约两点的距离，预言和实际结果之间的误差只有几十根头发丝直径之和那么小！

量子计算机的发展将推动科技发生革命性的变化，包括人工智能、大数据、生物医疗、信息技术等领域。

2019年9月20日，多家媒体披露，科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示，其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内，完成传统计算机需1万年时间处理的问题，并声称是全球首次实现“量子霸权”。该报告指出，谷歌研究人员架设出的是53量子位的量子计算机。这种53量子位计算机可以在几秒钟内破坏任何53位密码。

根据科学家的预测，谷歌量子计算机中的量子比特数量将至少每年翻一番。量子计算能力将以双指数速度增长， 保守估计，这意味着谷歌将在2020年实现＞100个量子位，到2021年实现＞200个量子位，到2022年实现＞400个量子位。

现在的比特币的交易采用256位加密的保护。一旦谷歌将其量子计算扩展到256个量子位，比特币（以及所有256位加密的文件）就结束了。

到2024年，如果谷歌量子计算机将量子位扩展到512、1024或2048，谷歌将能够破解几乎所有的军事级加密，使军事通信对谷歌完全透明，这会导致所有现代加密技术过时。

3、金融中应用

量子思维的不确定性、量子纠缠、量子跃迁同样可以应用在经济领域，因为经济体是复杂适应性系统，具备不可预测性，主客体参与性和突变性。

如果我们用牛顿的机械论去分析股票市场，认为股市是可预测的，因果关系是线性的，那一定会受到市场的惩罚。只有在金融市场上运用量子思维去分析问题，才有可能获得收益。例如巴菲特和索罗斯都是量子思维的践行者，他们相信市场的复杂性，不可预测性，同时相信每一个人（量子位）的参与性，如果聚集在一起会形成巨大的能量波，形成一个量子场，对市场走向产生巨大影响。

例如：量子基金是全球著名的大规模对冲基金，美国金融家乔治·索罗斯旗下经营的五个对冲基金之一。量子基金是高风险基金，主要投资于股票、债券、外汇和商品。索罗斯为之取名"量子"，是源于索罗斯所赞赏的德国物理学家、量子力学的创始人海森堡提出“不确定性定理”。索罗斯认为，就像微粒子的物理量子不可能具有确定数值一样，证券市场也经常处在一种不确定状态，很难去精确度量和估计。

索罗斯的《金融炼金术》一书中提出一个概念叫“反身性”。也就是说，人的意识能够在一定程度上改变市场，从而让趋势延续直到不可收拾的程度，然后崩溃。这个“反身性”就是量子思维，就是个人（量子位）的能量波，像激光里面的光子一样向一个方向运动，最终会冲击整个市场。

例如：平静的市场里，突然有一个“量子位”发出了一个声音，市场会涨到8000点以上，刚开始大家都不信，但终究会有少数人会相信的，随着更多“量子位”加入进来，众人拾柴火焰高，那些刚开始不相信的“量子位”开始怀疑自己的判断，最终故事变成了真实，一种荒诞、离谱而极端的真实，就是因为参与者的增多改变了市场本身。当1000个人讲1+1=3的时候，可能真的 1+1就等于3了，甚至等于4、等于40、400！反正不再等于2了！

当然，反身性本身是对市场的扭曲，这种扭曲最终会被市场校正，只是以一种惨烈、极端的方式而已，只是要耗费更长的时间而已。索罗斯就是在利用反身性的发展过程获取暴利，而巴菲特则利用反身性造成的极端去买进被严重低估的价值，卖出被严重高估的泡沫。前者利用趋势赚钱，后者则逆着趋势去寻找赚钱的机会。两位大师都把反身性发挥到了极致。

索罗斯认为，金融市场运行的内在规律并不是独立运行的，而是动荡不定和混乱无序的。市场参与者的观点、偏见及心理因素都对事物的发展起到促进或制约的作用，以致于最终的发展可能出乎大多数人的预料。成功的投资秘诀就是要具备能够预见到普遍预期心理的超凡能力，即预见到大众的预期以及大众将要采取的行动，然后自己可先人一步，走在曲线的前面。成功者就是把握好这种无序游戏的规则，管理好不确定性，这才是生财之道。

总结

美国哲学家托马斯库恩，在《科学革命的结构》一书中提到一个词语叫范式。范式是我们无意识的，却深知于大脑的假设和价值观，我们认为理所当然的东西，范式决定了我们的预期，为我们的提问设定框架，框架我们做事的方式。范式对我们的影响非常深远，他决定了我们能够看到和理解的东西。就像古代人看到的地球是平的，而现在人认为地球是圆的。

大多数人在一个范式下思考和工作，而优秀的人，却可以跳出范式，站在一个更大的视野去看待事物的发展。范式的转换一定是痛苦的，它会让你认知失调，自相矛盾，一旦转变过来，你将会发现更高远的美好。量子思维就是一种新的范式，让我们知道我们的世界是一个沸腾的能量场，各个粒子之间互相纠缠，相互叠加，在互动纠缠中参与创造着这个世界。

参考资料：

《量子之谜》

作者：【美】布鲁斯·罗森布罗姆;弗雷德  

湖南科学技术出版社

《宇宙的琴弦》 

作者：【美】布赖恩·格林  

湖南科学技术出版社

《量子领导者》 

作者：【英】丹娜·左哈尔  

机械工业出版社

《物质深处：粒子物理学的摄人之美》 

作者：【美】布鲁斯 A.舒姆 

译者：潘士先

清华大学出版社

《从量子到宇宙：颠覆人类认知的科学之旅》 

作者：高鹏、宋成斌 

清华大学出版社

《极简量子力学》  

作者：张天蓉   

中信出版集团

不确定性原理的解释与应用 

 吴禹彤   

（北京市第五中学，北京100007）

张瑞敏量子思维赋能海尔模式创新　　

文/谢永珍

量子思维颠覆企业管理  

文/成刚