量子思维宣言

华东师范大学量子思维项目组

一、宣言提出的背景

20世纪初，量子力学的建立是人类历史上最伟大的科学革命之一。①Kent A. Peacock， The Quantum Revolution: A Historical Perspective， Santa Barbara： Greenwood Publishing Group， 2007.随着量子力学建立而引发的第一次量子革命，推动了信息、能源、材料和生命等领域的空前发展，催生了以现代信息技术为代表的工业革命，从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌。近年来，随着实验技术的进步和对量子纠缠②Erwin Schrödinger， “Discussion of Probability Relations Between Separated Systems”， Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society， Vol. 31， No. 4， 1935， pp. 555—563.等量子力学基本问题的深入研究，①John Stewart Bell， “On the Einstein Podolsky Rosen Paradox”， Physics， Vol. 1， No. 3， 1964， pp. 195—200.人们实现了对微观客体的量子态进行精确地检测与调控，带来了以量子信息技术为代表的第二次量子革命。②参见Jonathan P. Dowling & Gerard J. Milburn， “Quantum Technology： The Second Quantum Revolution”， Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical， Physical and Engineering Sciences， Vol. 361， No. 1809， 2003， pp. 1655—1674；文小刚：《物理学的第二次量子革命》，载《物理》2015年第44卷，第261—266页；郭光灿：《量子十问之十：第二次量子革命究竟要干什么？》，载《物理》2019年第48卷，第464—465页；潘建伟：《从爱因斯坦的好奇心到量子信息科技》， 载《科学大家》 （新浪科技）2020年9月30日；王永锋：《第二次量子革命意味着什么》， 载《光明日报》2020年10月22日第02版。

量子力学产生的广泛而深远的影响，超出人们想象！从毫厘尺度的宏观物体到无生命的星球体系，表观上主要遵循以牛顿力学为代表的经典物理学规律，因此，过去往往误认为它们是世间万物的普遍规律。而实际上，经典规律只是量子力学规律的特殊情形。③参见H.-Dieter Zeh， “On the Interpretation of Measurement in Quantum Theory”， Foundations of Physics， Vol. 1， No. 1， 1970， pp. 69—76；Maximilian A. Schlosshauer， Decoherence： and the Quantum-To-Classical Transition， New York： Springer Science & Business Media， 2007。从宇宙大爆炸到加速膨胀的星系，这些宇观客体都符合量子论的基本规律；④M. DerSarkissian， “Does Wave-Particle Duality Apply to Galaxies？”， Lettere al Nuovo Cimento （1971—1985）， Vol. 40， No. 13， 1984， pp. 390—394.从微纳尺度物体到原子分子内部的电子以及光子，这些微观客体都符合量子论的基本规律；⑤Herschel Rabitz， et al.， “Whither the Future of Controlling Quantum Phenomena？”， Science， Vol. 288， No. 5467， 2000， pp. 824—828.从单细胞生物到高级哺乳动物，这些复杂的生命体，也在相当程度上符合量子论的规律。⑥参见Erwin Schrödinger， What is Life， Cambridge： Cambridge University Press， 1944；Johnjoe McFadden & Jim Al-Khalili， Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology， New York： The Crown Publishing Group， 2016。尽管有关人脑深处的认知和意识在物理机制上是否严格遵循量子论的基本规律，目前尚无定论，但人类的认知和行动模式相当程度上体现了量子思维的特点，⑦Alexander Wendt， Quantum Mind and Social Science： Unifying Physical and Social Ontology， Cambridge： Cambridge University Press， 2015.这已经在前沿的研究群体中达成一定共识。

伴随着科技的发展，量子技术得到广泛应用，并带来了社会与经济的繁荣和发展。20世纪90年代，诺贝尔奖获得者莱德曼（Leon Lederman）就曾指出，当时美国GDP的三分之一是由与量子力学相关的工作所贡献的。⑧Michael Turner， “Outgrowing Einstein”， Symmetry： Dimensions of Particle Physics， Vol. 1， No. 2， 2004， p. 3.进入21世纪以来，世界主要国家积极行动起来，政府和企业大力投资量子信息技术的研究，量子技术已经成为各国竞争的制高点。欧盟委员会于2016年发布《量子宣言》并开始实施量子旗舰计划，美国于2018年通过《国家量子计划法案》，英国发布《2020年科技战略》，日本于2020年发布《量子技术创新战略》，法国于2021年宣布启动《量子技术国家战略》，德国于2021年3月推出《量子技术—联邦政府从基础到市场的框架计划》，等等。我国也高度重视量子技术的发展，2020年10月16日，中共中央政治局会议就量子科技研究和应用前景专门进行了集体学习，并要求加强量子科技发展战略谋划和系统布局。①《深刻认识推进量子科技发展重大意义，加强量子科技发展战略谋划和系统布局》，载《人民日报》， 2020年10月18日，第01版。

可以预见，第二次量子革命的发展将会大大加快，对科学技术的其他分支，也对人文社会科学领域都会产生深远的影响，并深刻影响人类的认知行为模式和思维方式。然而，目前的情况是，要么基本上限于在量子层面上探讨自然科学的诸问题，要么简单生硬地套用量子论研究人文社会科学，②Michael P.A. Murphy， “Analogy or Actuality？ How Social Scientists Are Taking the Quantum Leap”， in Quantum Social Theory for Critical International Relations Theorists， New York： Springer Nature， 2021.尚不能系统而全面地体现量子论对各个学科的真正的颠覆性影响。这些形态各异的学科背后，是否存在着量子思维的某些共同属性，从而使得我们能够以跨学科、多视角的研究方式，深度挖掘其潜在的根源与共性，跨越学科壁垒，探索一种以量子思维为基础的新的认知方式？ 这需要我们以前瞻的眼光，从量子论的物理背景与各学科的研究特点出发，发掘量子论在不同领域应用的多样性和复杂性，构建一种全新的统摄自然与人文社会科学的量子思维方式。

为此，华东师范大学牵头成立了由物理学、化学、信息、哲学、教育学、经济管理学等不同领域学者组成的联合研究小组，积极探索并初步建构起一种跨越时空、跨越学科、跨越生命的量子学说与量子思维研究平台。为了推广量子思维方式的价值，我们在广泛吸纳量子论相关前沿研究成果的基础上，发表这份量子思维宣言。

二、量子思维方式的内涵与特征

（一） 量子思维方式的内涵

在哲学层面上，量子论给人类带来最大的冲击是对实在世界的认识。单电子/光子干涉实验、量子纠缠实验、量子芝诺效应、延迟选择实验等量子现象，③Jim Baggott， Beyond Measure： Modern Physics， Philosophy， and the Meaning of Quantum Theory， Oxford： Oxford University Press， 2004.不断地颠覆或重塑着人们的世界观。同一个实物粒子，如何既在此处又在彼处？客观事物的存在性，是否要依赖于观测者？这类问题引发了关于科学实在论与反实在论之间旷日持久的争论，直至今天。

量子论不但影响着人们对外部世界的认识，也在促使人们重新思考人类自身的属性。早在1935年，量子力学创始人之一薛定谔（Erwin Schrödinger）就指出，“纠缠是量子力学的一个标志性特征，它迫使量子力学（思维方式）和经典思维方式彻底分道扬镳”①Erwin Schrödinger， “Discussion of Probability Relations between Separated Systems”， Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society， Vol. 31， No. 4， 1935， pp. 555—563.。而在他的名著《生命是什么》②Erwin Schrödinger， What is Life， Cambridge： Cambridge University Press， 1944.中，就已经指出了量子效应在生命形成和发展中可能起到的作用，而这促进了DNA的发现。③James Dewey Watson & Francis Harry Compton Crick， “Molecular Structure of Nucleic Acids： A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid”， Nature， Vol. 171， No. 4356， 1953， pp. 737—738.诺贝尔物理学奖获得者彭罗斯（Roger Penrose）在其著作《皇帝的新脑》中，提出人脑不是图灵机，应引入量子论来解释大脑的意识活动。④Roger Penrose， The Emperor’s New Mind: Concerning Computers， Minds， and the Laws of Physics， Oxford： Oxford University Press， 1989.彭罗斯提出的这一假说引起了广泛争议，虽然并未得到学界的普遍认可，但近年来一些神经科学研究结果显示，生命（包括人）是处于经典力学规律和量子力学规律交界处的神奇现象，量子特性很可能影响了人的意识的形成与认知的过程——具体可参见《神秘的量子生命》。⑤Johnjoe McFadden & Jim Al-Khalili， Life on the Edge: the Coming of Age of Quantum Biology， New York： The Crown Publishing Group， 2016.

量子思维方式伴随着量子世界观的发展而形成。

量子思维方式，是一种具有量子概率性的思维方式。在以牛顿力学为基础的经典思维方式中，事物的运行被认为是可以精确描述的——之所以需要对事件进行经典概率描述，是因为人们所掌握的系统初始状态和外部边界条件的信息不够，若能准确知道系统的初始状态和边界条件，原则上就可预测其后任意时刻的运动状态。但与经典思维方式明显不同，量子思维方式基于量子论的基本思想，认为量子概率是事物的内禀属性：对量子论而言，由于量子概率的存在，即使掌握了系统的初始状态和边界条件，也无法完全准确预测系统以后的运动状态（包括位置、动量等）。

量子思维，是一种非定域的思维方式。通俗地理解，就是非局限、非固定的思维方式。随着信息时代与智能时代的到来，世间万物的联系愈加纷繁复杂。经典的思维方式，在海量信息的冲击下，开始暴露出固有的诸多局限。传统的“定域”范围被现代科技所突破，远隔万里的信息也可以快速传递、分享和利用。量子思维的非定域性内涵，使得人们可以更多地采用全局性、多方位的视角看待、处理问题。

量子思维确认事物间存在不可消除的不确定性。无论多么精密的仪器，多么精巧的实验，对于一对共轭变量的测量，总是存在着相互制约的不确定性。量子思维方式的不确定性内涵提醒我们，在信息时代，关联无处不在，人们对一些信息的提取，既受到其他信息的制约，也可能会瞬间影响另一些信息的表达，使得系统无法得到完全精确的描述。

（二） 量子思维方式的特征

基于牛顿力学的经典思维方式强调分解和约化，如分解问题、分离变量等，关注最主要的变量对系统的影响，将其他（次要）因素视为对系统的微扰；而量子思维方式强调整体关联，一个微小的扰动，都可能深刻地影响系统的后期演化过程。

以牛顿力学为基础的经典思维方式是排他性的，即事物在某一个瞬间只能呈现唯一的状态，或在此处，或在彼处，不可兼得；而量子思维方式允许状态的叠加性，即便是互斥的状态也可能同时集于一身。

牛顿力学理论体系让人们相信自己有能力精确描述事物在任何时刻的确定状态；而在量子理论体系中，不确定性普遍存在，特别是，我们无法同时得到一对共轭可观测量的确定值。

较之基于牛顿力学的经典思维方式，量子思维方式具有以下核心特征：

量子的概率性，强化了叠加性思维方式。玻尔（Niels Bohr）在和爱因斯坦（Albert Einstein）关于量子力学完备性的讨论中，①Manjit Kumar， Quantum: Einstein， Bohr， and the Great Debate about the Nature of Reality （Illustrated Edition）， New York： W. W. Norton & Company， 2011.提出了以概率决定论来替代因果决定论的思想。无论是客观的事物，还是主观的想法，都不必处在非黑即白、非此即彼的状态。量子思维方式要求我们从多个视角、多个方面看待事物及其运行所呈现的现象，哪怕这些视角或方面之间是相互排斥的。某些相互排斥的现象或状态之间也可以是互补的，比如一种文化的地方性和普适性。基于这样一种思维方式，在实践中，我们就能更为全面地认识和把握复杂的人类行为和社会现象。

量子的非定域性描述，激发了不可分离性思维方式。在量子力学中，人们引入波函数或概率密度算符的概念来描述体系的行为。这种描述打破了原有的局域性、独立的、个体的处理方法，使得解决问题时，纳入思考过程的对象必须是包含研究客体（甚至有时要包含研究主体）的信息。“不可分离性”思维方式的引入，针对的是当前社会科学数据中采样盲区的问题——按照新的大数据思维，在未来的决策分析中，仅仅靠采样研究是不够的。利用量子思维有助于打破这种局域化的思维方式。

量子不确定性关系，展现了不确定性描述的特殊意义。在量子力学中，玻尔提出的互补原理使得对一些共轭物理量的描述无法做到完全确定。②George Greenstein & Arthur Zajonc， The Quantum Challenge： Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics， Burlington： Jones & Bartlett Learning， 2006.惠勒（John Wheeler）用“如烟巨龙”来形容一些无法描述过程的量子现象。③Jim Baggott， Beyond Measure: Modern Physics， Philosophy， and the Meaning of Quantum Theory， Oxford： Oxford University Press， 2004.“非精确化”的描述将不仅体现于人文社会科学研究之中，而且可能成为更为普遍的研究方式。我们要充分认识非确定性描述对于信息处理的重要意义，在某些情况下，牺牲不必要的精确描述反而是得到更加有效信息的关键。

必须指出，以上列出的“叠加性”“不可分离性”“不确定性”是量子思维方式的几项突出特征，并非是量子思维的严格判据。从量子论的角度看，拥有这些特征，说明量子思维方式适用的概率更大。

以牛顿力学为依据的经典思维中，世界所呈现的特点是：分界、局部、机械、惯性、划一、精确、定域、割裂、被动、计划；基于量子论的量子思维，世界所呈现的特点则是：无界、整体、灵活、多向、差异、可能、离域、联系、互动、难测。经典思维与量子思维，是两种不同的思维方式，两种不同的世界观，两者既有相异的现实根据，又对经济、社会、教育、管理形成了不同的影响。由于人所面对的世界受到经典法则和量子规律的双重制约，要有效地把握和作用于这种世界，就必须既具有经典思维的方式，也接受量子思维的方式，简单地执着于其中之一，都不可取。牛顿经典思维处理世界上人与事物的原则是：相邻的不可分割，不相邻的可以分割处理，事物具有保持静止或者运动的惯性。这体现了世界存在的某种形态，但如果将其绝对化，便容易以机械分割的理念看待生态与社会。而量子思维则认为，相邻的不可分割，不相邻也不可分割，因为世界是一个相互关联的整体，事物在静止或者运动中具有跳跃性。量子思维以有机关联的理念看待生态与社会，①钱旭红：《改变思维（新版）》， 上海： 上海文艺出版社2020年版，第161—162页，第171—174页，第178—180页。但同时，对世界的把握也无法完全忽视其相对稳定性。

三、量子思维方式的泛在与应用

（一） 量子思维方式的泛在

量子性的叠加思维，体现在被研究实体上所叠加的各类状态/关系/信息。从量子信息的角度，各类关系是可以相互纠缠的，既有关联性，又有区分性。在经济管理领域，已有研究表明，个体与整体自组织状态的实现，是信息交流与能量交换过程中所涌现出的最优结果。在心理学领域，很多研究者认为叠加是用一种更加直观的方式来表征心理活动的模糊性，高级复杂技能的成分之间具有高度的不可分性，学习这些高级技能的本质是习得这些独立成分的有机组合，这种现象被称为高级技能的涌现。②Neil Jones， et al.， Learning Oriented Assessment， Cambridge： Cambridge University Press， 2016.而国内不少学者的研究表明，《道德经》中的许多描述，如“无”与“有”等概念，也体现了老子哲学与量子叠加思想的类近性。③陈建翔：《相拥而舞：〈道德经〉教育美学探微》，载《教育研究》2016年第2期，第141—155页。与之高度类似的是，在量子系统中，系统组成部分的不可分性被称为量子纠缠，量子系统理论正是利用叠加来描述这种纠缠的特性。

量子性的不可分离性思维，体现在外部环境与主客体对系统的共同作用。人类社会是一个不断演化的复杂系统，其复杂性不仅在于组成社会的基本元素——个体——能在环境中自主地进行认知、决策和行动，而且在于个体之间、个体与群体或群体与群体之间存在多种多样、多层次的关联和互动。经过实证研究和理论分析，我们发现基于量子—信息的观点所形成的理解人类行为和社会现象的思维方式，与以老子为代表的中国传统文化的思维方式具有许多相似之处，①钱旭红：《改变思维（新版）》， 上海： 上海文艺出版社2020年版，第118—121页，第124—125页。例如，均强调人与人之间的关联、差异的统一、社会的不可分离性以及个人或社会变化的不确定性。我们正处于量子计算、人工智能、大数据和区块链相融合的技术新时代，量子思维也能推进人与人、人与机以及人与数据之间交互方式的剧变，突破基于传统牛顿思维的技术设计理念，带来创新思维和审美意识的颠覆性改变。

量子性的不确定性思维，在人类的认知模式方面有相当程度的体现。研究显示，人在许多推理任务中表现出了非理性的情况，其结果并不符合经典的概率描述，却可以用量子态的投影来进行解释。②Peter D. Bruza， et al.， “Quantum Cognition： A New Theoretical Approach to Psychology”， Trends in Cognitive Sciences， Vol. 19， No. 7， 2015， pp. 383—393.通过对几十次大规模调查问卷的数据进行分析，研究者证实，原本用于解释测量中不对易性的量子概率理论，可以很好地解决社会科学与行为研究中出现的测量顺序效应问题。③Zheng Wang， et al.， “Context Effects Produced by Question Orders Reveal Quantum Nature of Human Judgments”， Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， Vol. 111， No. 26， 2014， pp. 9431—9436.

（二） 量子思维方式的应用展望

目前，量子力学理论已经被成功应用于物理之外的其他自然科学与技术领域，正持续产生新的交叉研究方向，④Jonathan P. Dowling & Gerard J. Milburn， “Quantum Technology： The Second Quantum Revolution”， Philosophical Transactions of the Royal Society A： Mathematical， Physical and Engineering Sciences， Vol. 361， No. 1809， 2003， pp. 1655—1674.并推动更多学科的蓬勃发展。量子信息技术是影响科技创新的前沿基础技术领域之一，随着各国投入力度的加大，有望成为未来经济和产业发展的引擎；量子计算领域的研究，原型机“九章”的研制，为未来实现可解决具有重大实用价值问题的规模化量子模拟机奠定了技术基础；⑤Han-Sen Zhong， et al.， “Quantum Computational Advantage using Photons”， Science， Vol. 370， No. 6523， 2020， pp. 1460—1463.量子化学的研究范围已扩展到分子结构优化、分子相互作用模拟、化学反应路径预测、复杂非平衡分子体系以及药物设计和药物发现等方面；量子材料的研究得到了快速发展，人们发现了很多前所未有的新型量子材料和与这些材料相关联的新奇性质和物理效应，如石墨烯、铁基超导体、拓扑绝缘体、拓扑半金属等。

恩格斯曾提出：要确立辩证的同时又是唯物主义的自然观，需要具备数学和自然科学的知识。⑥恩格斯：《反杜林论》，北京：人民出版社1971年版。但数学形式与数学工具是多样的，当使用量子思维去重新审视人文社会科学领域时，我们应注意到，如果完全照搬自然科学中对微观量子体系的数学描述，未必可以直接适用于作为生态世界特例的人类社会及领域。因此，我们建议，研究中应“以道御术”，不要只停留在简单运用量子论的形式工具于个别人文社会科学问题的研究中，而要注重量子性的本质思想与所研究领域的共性特征。

量子论与人文社会科学领域的交集之一在于对信息的理解。叠加与纠缠，是量子信息的突出特点，而这也与人的心智（乃至社会文化）特点一致。人文学科、社会科学、教育教学、经济管理等各个领域，本质上都是人与自然和社会之间信息的交换。因此，在未来的发展过程中，量子论与人文社会科学等领域的融合，应该采用并发展出一种基于量子—信息的本体论、认识论和方法论，进而建构一个富有增值效力的研究纲领。事实上，一些量子社会科学家正是在量子信息论的启发下从事人类认知和社会现象的研究。比如，新近出现的“社会激射模型” （social laser）①Andrei Khrennikov， “‘Social Laser’： Action Amplification by Stimulated Emission of Social Energy”， Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical， Physical and Engineering Sciences， Vol. 374， No. 2058， 2016， p. 20150094.，就是运用量子信息场的思想刻画和解释当今社会中发生的“信息海啸”现象。

在组织管理领域，量子思维可被证实及测量并显示个体差异。我们采用科学知识图谱方法对460篇量子思维在经济学和管理学领域研究的文献进行了可视化计量分析，同时利用关键词共现和同被引网络分析等定量分析方法，梳理了国际上量子经济管理研究的主题热点及前沿问题。基于文献和理论分析，我们建立了量子思维在管理工作场景的五个测量维度：心物交融性思维、多向相容性思维、跃迁不连续思维、复杂关联性思维和不确定性思维。五个维度由22个测项构成，对量子思维量表在企业管理领域中的应用可靠性进行了初步检验。结果显示，量子思维与管理者的职级有正向关系，管理者职级越高，其具有的相关量子思维方式特征越强；量子思维与管理者的多种自我评价以及员工创造力之间也存在正向关系，量子思维越强，管理者的总体自我评价越高，员工创造力越强。

我们建议，在微观组织层面上，要重视运用量子思维提升组织管理工作者的基本素养和能力。驱动管理者改变经营理念，从利润转向价值，从控制转向赋能，从利己转向利他，从独创转向共创，重塑多元包容、积极乐观、整体全面、和谐协同、利他共创的管理新格局。在宏观经济层面上，需关注宏观世界和微观世界的复杂关联性。我们倡导把中国问题融于世界经济范畴的宏大研究视角，倡导中国研究成果要贡献于世界知识体系的目标取向。在有关世界经济和中国经济相互影响的长期研究中，我们要找寻东西方文明融合互鉴的新路径和新趋势，探寻经济社会和自然世界和谐共处的可持续性方案。

在教育领域，量子思维对于诠释教育本质和指导教育行为都有着重要价值。与经典理论相比，量子论也许更接近教育的本质。学生的智慧与素养会被教育环境所影响，但在同一个教育环境中，不同的主体参与者也会分化出不同的智慧与素养能级。对教育的量子模型的研究，可以选择教育测量作为突破口。在经典教育测量理论中，学生在某个时刻的能力具有一个真实值，考试是一个探测教育结果的独立环节，不影响学生能力的真实值。然而，从不可分离性思维出发，我们会发现考试本身就是完整教育过程的重要一环，不仅可以测量学生的能力，还会影响学生能力的发展。同时，量子的不确定性在学习过程中的具体表现形式之一，是教育中可能存在着“共轭学科”或者“共轭能力”，有些能力或性格可能是不相容的，对于某一种能力的提升可能会限制另一种能力的发展。与之相联系，因材施教、尊重个性应成为教育的基本原则。

我们建议，运用量子思维探索学生的综合素质培养。让学生在世界观形成的早期，就了解这个世界是在动态发展的，了解世间万物是相互关联的，了解各种观点是可以叠加共存的，了解人的发展是充满各种可能性的。我们在教学实践中已经发现，六年级的学生已经可以开始对“波粒二象性”等量子现象发表自己的见解，提出有意义的疑问与解答。量子思维的早期培养，将让新一代的年轻人以更加开放包容的姿态，更加灵活多变的思维，跟上智能时代的发展，推动社会的不断地进步。

四、结 语

我们相信，本宣言的发布，有助于人们更全面地认知人与自然、人与社会的不可分离性，认知个体创造和集体智慧的同等重要性，认知每个人自身的不可替代性：世界只有一个，但其意义却因人而不同；有助于人们以新的视角认知人类社会和历史以及产业发展，进一步推动人类文明进步和高科技发展；更重要的是，有助于加强人们对量子论诸多概念、研究方法、运作模式的认知，为量子思维方式从理论探索推广到工具应用开辟崭新的研究方法与独特的分析视角，为量子时代下多学科、多视角的学术交叉与前沿创新，为卓越人才教育与培养以及经济与社会等的发展和治理提供有效的方案。

需要特别指出的是，本宣言中提出的量子思维，目前并不涉及辨析人类大脑深部的物理运行机制，而是对人类的认知行为与思维方式所呈现出的类量子模式的论述。凡事皆有可能，确定并非永恒，行为一定留痕。量子思维的建立，也并非要替代牛顿力学的经典思维。事实上，量子力学理论建立之后，牛顿力学也仍然在相当大的范围内适用。量子思维宣言的提出，是为了让我们高度重视量子思维的重要性，能够在人类社会发展的新时代拥有且运用多元化的思维，使思维方式始终与时俱进。

让我们拥抱量子思维，迎接新的时代！