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2022诺贝尔奖得主之声
斯万特·帕博与“知识分子”(2016)
已完成对克罗地亚尼人高质量基因组的测序
知识分子:能介绍一下你实验室正在做的工作吗?
帕博:我们正在做的与之前的项目属于一个系列的工作。我们早先对位于西伯利亚丹尼索瓦洞(Denisova Cave)的尼安德特人的基因组进行了高质量的测序,它的质量甚至可以和现代人基因组的数据媲美。现在,我们测序了温迪加洞穴(Vindija Cave)的尼安德特人的基因组,也做到了同样高的质量。温迪加洞穴位于欧洲南部的克罗地亚,所以这也是我们第一次得到欧洲本地尼安德特人的基因组。因此,我们可以开始回答以下问题:这两个尼安德特人,谁与对生活在今天的现代人群基因有贡献的尼安德特人更为接近?很明显,克罗地亚的尼安德特人更为接近。
我们正在分析这个基因组(注:克罗地亚的尼安德特人的基因组)的信息,并在上上周把数据上传到了网上(注:网址为ttps://bioinf.eva.mpg.de/jbrowse),这样全世界的任何人都可以很方便地得到它。所以,大家现在可以把整个基因组下载下来,和已知的现代人群的基因组进行比较。这是我们正在做的一个项目。
第二个,我们也打算研究更多样的晚期尼安德特人,尤其对45,000至40,000年前的晚期尼安德特人感兴趣——他们可能会在这段时间遇见早期现代人。我们想知道是否能够找到直接的证据,发现其祖先与现代人发生基因混合的尼安德特人。我们已经发现一些早期的现代人是尼安德特人的近亲,也知道尼安德特人对现代人有基因贡献,但如果换个方向思考呢?针对晚期的尼安德特人,早期的现代人对他们是不是有影响?混血的小孩是不是也会在尼安德特人的社会里生存繁衍?
最懂尼安德特人的现代人
知识分子:在遗传学领域,除了你的实验室,世界上还有其他的实验室研究尼安德特人吗?
帕博:有,但并不多。我的意思是,其他实验室发表的论文不多。哥本哈根小组发表过一篇关于线粒体基因组的文章,我之前的研究生Johannes Krause(注:Krause曾是帕博的博士研究生,是解析已灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人基因组研究团队的最重要成员之一,现为德国马普协会人类历史科学研究所所长、图宾根大学考古与古基因组学研究所荣誉教授)可能发表了一篇。所以,在尼安德特人领域,我们几乎已经做了所有的东西。
知识分子:为什么研究尼安德特人的实验室不多?
帕博:我觉得可能有两个原因。一个是,我们最早开发技术专门研究尼安德特人,而且我们专注于做尼安德特人。另一个是,尼安德特人供研究的骸骨也不是太多。我们是真正地致力于开发最困难的技术。研究古人类的遗骸在技术上非常难,因为你很难区分出哪些是污染,哪些是你真正要得到的DNA。我的意思是,研究古代的哺乳动物时,如果你找到了一段类似大象的基因,你就基本确定找对了。但如果你研究的是古人类的遗骸,比如说尼安德特人,当你发现一些类似人类基因的DNA序列时,你很难知道这到底是现代人类的DNA序列,还是古人类的DNA序列。我们的使命就是不断地改进技术,将我们能够测到的化石年份向后推进。我们今年1月发表了世界上最古老人类的核DNA序列,这是在西班牙发现、距今430,000年的早期尼安德特人。
现代人生存到今天不是偶然
知识分子:在研究尼安德特人的过程中,从开始到现在,最让你印象深刻的是什么?
帕博:最让我惊讶的是,尼安德特人和我们的祖先发生了融合,对我们的祖先有基因贡献。更令我兴奋的是这一事实,生活在今天的我们身上存有我们近亲的基因。如果将地球上所有的人类视作一个整体,从演化上来说,我们最近的亲人就是已经灭绝的尼安德特人和丹尼索瓦人。因此,我们可以研究今天每一个人的基因组,看看我们共有而尼安德特人没有的基因是什么。我认为这是对未来更重要的东西。
现代人和已经灭绝的尼安德特人以及其他灭绝的人群不同,他们开始发明技术,比如弓,人口的规模也开始变大。尼安德特人在某个时期可能有成千上万人,其他已经灭绝的人群也是如此,而现代人从过去的几百万最后发展到今天的几十亿。这是他们的命运截然不同的一个地方。尼安德特人的基因组有助于我们找到现代人与他们结局不同的原因,我认为这也是关于尼安德特人最重要的东西。
知识分子:尼安德特人灭绝了,而现代人存活并继续繁衍到今天,是因为我们更幸运吗?
帕博:如果 “幸运” 这个词指的是偶然的话,我认为现代人生存下来不是偶然。因为不仅仅是尼安德特人灭绝了,丹尼索瓦人也灭绝了,弗洛勒斯人也灭绝了。在距今4万年以后,就没有其他形式的人类存在了。这和现代人类的行为是有关系的,而不是偶然发生的。
知识分子:现在还不知道原因?
帕博:不知道,但我认为可能与现代人发展文化和技术的能力有关。
知识分子:尼安德特人存在的年代是什么时候?
帕博:啊,这是一个很难的问题。我们对尼安德特人还没有一个准确的定义。身材高还是矮,骨骼的特征等,这些都是可以讨论的。到目前为止,我认为最古老的尼安德特人是40万年前出现的,最晚的可能是24万年前,但具体取决于怎么定义。尼安德特人的出现是一个积累、连续的过程,不是说一瞬间,Bang,所有的特质都出现了。
人类进化过程中特有的基因突变
知识分子:除了尼安德特人,你还研究什么?
帕博:哇,还有很多呢。这十年来我们的精力主要放在了人类进化上。我们之前也研究过灭绝的动物,比如猛犸象、土懒(ground sloth)、袋狼(marsupial wolves)等,但我们后面就集中研究人类进化了。一方面是重新得到古人类的基因组,另一方面是研究现代人特有的突变,通过将这些突变引入人的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell),也就是将细胞变回我们的祖先的状态,然后观察表型,或者在实验室的小鼠身上观察,这些突变发生以后会产生什么影响。
知识分子:你们如何做到在老鼠的身上表达现代人类的基因突变,并得到这些基因的功能?
帕博:一些基因和蛋白在人类和小鼠之间(演化上)很保守,如果人类身上的某个蛋白发生变异,同时这个蛋白在小鼠中很保守,我们就可以通过小鼠研究这个蛋白的功能,其中有一些成功的例子。将来,我希望可以实现在小鼠身上建立起古人类中的一整条通路,或者把整个系统的一些组成部分换成类似古人类的。比如说,如果有一系列酶共同发挥作用,可以把小鼠中的这些酶都换成人类的,这样这只小鼠在某些生物学方面的表型就会类似人的。我们已经研究了一个叫做FOXP2的基因,我们将人类身上FOXP2特有的两种突变放在小鼠身上,观察小鼠的变化,发现这个蛋白质看上去有可能与人类的语言能力相关。这是这个蛋白质的功能之一。
知识分子:这个基因突变影响到了老鼠的语言功能?
帕博:是的。当我们把在老鼠体内引入这两个突变后,老鼠发出的声音跟以前不太一样了,而且它学习的速度在提高。因此,我们能够在一定程度上通过研究老鼠理解人类身上的变化,当然,这个过程很复杂,毕竟实验的对象是老鼠而不是人类。
知识分子:尼安德特人身上也有FOXP2的这两个突变,这是否说明尼安德特人拥有像现代人类一样的语言能力或学习能力?
帕博:我们不知道。从尼安德特人的基因组来看,我们知道尼安德特人拥有这两个突变,但是影响语言或发音的因素可能有很多,我们目前并不是都很清楚。因此,我们并不知道这两个基因突变到底会对尼安德特人产生什么样的影响。
古DNA研究 “让我可以回到过去”
知识分子:研究古DNA最令你激动的是什么?
帕博:某种程度来说,是我们能够回到过去,通过自己的技术解密古人类的遗传信息。在此之前,我们能做的只是研究现代人的DNA序列,使用不同的模型,猜测其背后的意义。现在,我可以真的回到过去,检测过去的信息,而且经常会有惊喜的发现。过去可能会比你想象的要复杂的多。例如,巧妹研究了冰川时期欧洲人群的迁徙过程,而此前你并不知道这一过程,它只是考古学家和古生物学家的一个猜测,而现在你可以找到答案了。
知识分子:你们实验室检测过的最早的人类的DNA是什么?
帕博:我们检测过的最早的古人类DNA是生活在43万年前,在西班牙胡瑟裂谷(Sima De Los Huesos)发现的。
知识分子:43万年是你们实验室能够检测到的最早的古人类DNA,其他实验室呢?
帕博:最古老的DNA,我觉得可信的是生活在70万年前的一匹马的DNA,它是在加拿大的冰冻土层发现的,并一直持续处于冷冻的状态。哥本哈根一个实验室做的这个工作。你可以看到有很多很多的论文声称能够做到几百万年前的DNA,但是我认为它们都是错误的。
知识分子:为什么?古DNA研究有时间限制吗?
帕博:如果要我说一个极限的话,我不知道,但我觉得大概在百万年左右。但是可以肯定的是,DNA在一定的时间节点之后就没办法继续保存了。但是我们可以做到40万年前的DNA,已经让我很惊讶了。我可能还会再惊讶一次(看到更早的DNA),但是我认为自然界的永久冻土也不能把DNA保存百万年。
现代人的起源问题要靠数据说话
知识分子:我们现在已经知道,今天的现代人身上有1%-2%的尼安德特人的基因贡献。科学家们已经知道现代人的起源了吗?
帕博:哇,如果一直往前回溯的话,人类和类人猿、猴子等哺乳动物有着共同的祖先。而现代人作为一个群体,在骨骼上和今天的人类区别不大。10万年到20万年之间,他们最早出现在非洲,然后扩散到世界,但是在这一过程中,他们和其他的群体或人群混合,比如尼安德特人、丹尼索瓦人。
知识分子:“出非洲”和“多地起源”是关于现代人起源两个不同的假说,在媒体的报道中似乎呈现出一个相互掐架的状态。实际情况是这样的吗?
帕博:这样的掐架是媒体制造出来的 “假象”。实际上,这就像是碳14的测年方法,它可以让你从考古学和古生物学发现中获取更多信息,知道其他的测年方法,比如铀-钍测年无法得到的信息。
我们要看到数据呈现出现的信息,不能一开始就觉得“有这两种假说,要么这个要么那个,肯定有一个是对的”。从我的角度来看,就拿现代人类起源这个问题来说,古DNA的方法揭示了更多根本没人想到过的问题。它清楚地显示出现代人不仅仅来自于非洲,因为我们体内也有来自尼安德特人的基因。但是在我们发现之前,我想没有人认为会在巴布亚新几内亚或澳大利亚人身上能找到尼安德特人的基因,因为根据连续性假说,尼安德特人的基因组只应该在欧洲发现。所以这一发现真的根本没有基于任何之前的想法。
知识分子:数据也有可能推翻以前的一些假说?
帕博:某种意义上说,分子遗传学家的长处是可以根据数据判断。好的研究不需要也从不从试图证明一个假说入手。你看到数据显示的东西,然后试着提出一些模型,解释你看到的变化。
古DNA研究需要更多考古学家的参与
知识分子:古DNA技术在不断改进,古遗传学(paleogenetics)这个领域也有了越来越多的成果。研究古人类,对考古学家的需求是不是没有以前多了?
帕博:不,情况恰恰相反。我们需要考古学家找到材料进行我们的研究,不是吗?所以我们需要更多的考古学家。或者可以这么说,我们只是需要一些特定的考古学技术,比如在取样本做DNA研究时,要如何避免处理样本时引入现代DNA的污染。但是,我们对考古学的需要是增加的,而不是减少。
知识分子:有人认为,对于研究古人类来说,古遗传学的技术可能更先进,因此比考古学的方法更有优势。您如何评价这种意见?
帕博:这就好比说,碳测年技术出来的时候,给考古学带来了许多变化,但这并没有让考古学变得不那么有趣。实际上,考古变得更加有趣了,因为你可以从考古学家发现的东西上得到更多的信息。现在,古DNA技术来了。我们可以通过这一技术从考古学家发现的材料中得到更多的信息,而这让考古变得更有意思。我们是在考古学家发现的基础上做出发现的,如果没有考古学家的发现,我们什么研究都做不了。
更多的实验室,更多的合作
知识分子:现在世界有很多做古DNA研究的小组,比如丹麦的Eske Willerslev小组,美国的David Reich组,澳大利亚的Alan Cooper小组。古DNA研究这个领域的竞争是否很激烈?
帕博:你为什么一定要把这一切看成是竞争上呢?我们一直一起工作、合作,比如我们和David Reich小组合作,一起发表了很多文章。我们依靠彼此。你不必把这些都看成是竞争。越来越多的小组一起研究古DNA,这是一件好事。
在我看来,这个领域从开始到现在,出现许多优秀的团队是件好事。二十年前,有许多发表的东西最后被证明是错误的。这让人感觉非常糟糕。我在我的书中曾经提到过这一点,我曾有过一种感觉,我们可以信赖的可能只有自己的结果,其他人发表的结果可能都是错误的。今天依然有错误的工作发表出来,但是你提到的那些研究小组都很优秀,发表的都是非常不错的结果。
知识分子:你认为错误的东西比竞争还要让人沮丧?
帕博:我当然认为已发表的、很有说服力的东西被证明是错误的话,那是非常糟糕的。一些优秀的小组发表好的东西,也是非常美好的。我当然也知道,如果有人和你恰好在同样的研究(课题),而且他先发表了,你也会感到恼火。但是这种情况非常罕见,因为这个领域有太多太多东西可以做。
知识分子:你和哈佛医学院David Reich的实验室合作非常多,媒体也经常报道你们两个团队。你如何评价你和Reich实验室的合作?
帕博:我们两个实验室各有所长。他们(Reich实验室)在群体遗传学和分析数据上很有优势。我们一起合作,一起分析了第一个尼安德特人的基因组。他们在数据分析上给予我们帮助,我们在古DNA的技术上帮助他们。当然,两个实验室都是独立运转的。
遗传学的强项不是解释文明
知识分子:关于东亚现代人的起源,有一些猜想:有人说是在东亚的现代人来自非洲,然后迁徙到东亚,有人认为东亚的现代人是由东亚的直立人连续进化而来。如果遗传学的证据显示东亚现代人的祖先来自非洲,这是否会有损中国的文明?
帕博:我想了解中国有着悠久的历史并不需要遗传学。这里有文字的记载,有文化的证据。文化的历史不是遗传学的强项。
我虽然不是很了解中国的历史,但是这个问题放在欧洲历史也是一样。比如,我来自北欧,当我来到希腊,站在那些古老的神庙前,不由赞叹,哦,那是民主的起源,那是建筑的起源。我感到这就像是我生命的起源,但是我自己的遗传信息并不来自于希腊,我的祖先也不是来自希腊。但是这并不重要,文化的历史才更重要。大部分的文化与文明起源于古希腊,但在研究历史的时候必须非常小心,真正的文化不是由DNA决定的,不是由分子决定的,对不?
知识分子:是不是可以说,对于民族而言,文化是更重要的因素,而不是遗传信息。
帕博:当然,民族是属于文化范畴的。我的母亲(注:帕博的母亲为爱沙尼亚人)二战期间来到瑞典,我出生在瑞典,我也认为自己是个瑞典人,但是往前数一代人,我的DNA并不在瑞典。所以,文化更为重要。
历史上人类各个方向的迁徙都会产生基因流动。比如,去年德国接纳了超过一百万来自中东的移民,但这不会改变所谓的德国文化或文明。
这个问题很重要。我认为《知识分子》应该关注这样的问题。目前的研究过于强调基因。历史久远的尼安德特人,或者现代人起源的问题研究,我们缺少文字的记载,文化方面的研究证据,比如石器,也不多——石器是能够体现不同种族特征的研究内容。而对于近几千年来的人类迁徙历史研究,遗传学证据能够阐明的只占很小一部分,而且也不是最有趣的部分。如果你研究埃及,可以找到有文字记载的材料,通过阅读古埃及象形文字了解关于法老的历史,这可能会有趣的多。
与中国实验室的合作计划
知识分子:刚才我们谈了您自己的研究,那么您与中国的合作怎么样呢?比如与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology,IVPP)或者与付巧妹的合作?
帕博:我很高兴巧妹回到了中国,建立了一个很好的实验室,拥有做这些工作所需的所有技术,并且做的相当不错。我认为在中国有个同一领域的实验室,能跟我的实验室做得同样好,会颇有成果。
知识分子:能告诉我一些您的合作计划吗?
帕博:我的理解是,我们实验室的强项是开发和改进技术。当我们开发出新技术或者做出新改进时,我们很乐意把技术转到这里,这样巧妹就可以用它们研究中国的问题。我们当然也对这些问题和结果很感兴趣。我们想看看,比如,尼安德特人分布在欧洲和阿尔泰山脉的年代,你们中国的人群分布在哪里。我对这个很感兴趣,也希望巧妹能用我们的技术回答这个问题。
知识分子:你认为中国在古DNA研究领域最有前景的是哪个方面?
帕博:嗯……如果我没弄错的话,中国地域辽阔,有很多有趣的问题。但人类的历史也是与灭绝的动物相关的,比如熊猫的历史等等,有很多有趣的问题。这有点像,古DNA技术是一项可以广泛应用的技术。也有点像考古学中的碳定年法,可以应用于很多不同问题。(比如说,古DNA技术还可以应用在)病原菌的演化中,看几千年前存在哪些细菌和病毒。
知识分子:中国境内存在尼安德特人吗?
帕博:这是个非常有趣的问题。在过去的十年,古DNA研究的工作将尼安德特人的分布地点延伸到了西伯利亚南部的阿尔泰山,距离中国很近。尼安德特人可能出现过在中国,而古DNA的研究将在未来回答这些问题,比如历史上有哪些人群消失了,比如在5万年前或10万年前;这些消失的人群与尼安德特人是什么关系;他们与尼安德特人在遗传学上是否亲近。
《尼安德特人》是为家人而写
知识分子:我们要进入最后一个问题了。您的著作《尼安德特人》(Neanderthal Man)明年就要在中国大陆发行了。你如何评价自己这本书?你有没有写其它书的计划?
帕博:没有,我不打算写别的书了。《尼安德特人》最后成了一个视角非常私人化的书,记述了整件事情是怎么发生的。我一开始打算写一个严肃很多的科学书,但发现这样太无趣,工作量又很大。然后有一次我决定,不,我宁愿写一本我的两个小孩长大后能看懂的书,这样他们就知道爸爸不在家的时候在做什么了。所以这本书更像是为他们写的,其他人想看也行。所以到最后,这本书的视角就显得很私人、私密。现在它已经被翻译成16种语言了,我挺惊讶的。
安东·蔡林格与“三联生活周刊”(2018.9)
这个世界是被数学规则所限定的
三联生活周刊:你曾经提到过,当你还是一个小孩子的时候,你被父母拴在了一座塔上,因此你每天只能好奇地四处看着各种东西。
蔡林格:这个故事是真的,但我不是被父母拴在一座塔上,而是在乡下的一个城堡里。这个城堡大约在维也纳西边100公里的位置。因为我爸爸当时在那里做老师,所以我们家都住在那个城堡的二层。我当时喜欢到处看,而我的父母又担心我会掉下去,所以他们就把我拴在了窗户边上。我只能每天花一两个小时的时间坐在窗边——或许是更久的时间吧——只是出于好奇,到处看。
三联生活周刊:你现在仍然对一切都还感到好奇吗?
蔡林格:是的,绝对还是这样。我相信,只要观察得足够近,那么一切事物都会是非常有趣的。
三联生活周刊:这是否也是你后来决定成为一个物理学家的原因?
蔡林格:其实我也不知道自己为什么会成为一个物理学家。从童年的时候起,我就希望能够弄清楚所有东西的运转原理,我总是很好奇。我也不是一个工程师类型的人,因为每次我把东西拆开,我总是没法把它装回原样。另一方面,我觉得把东西拆开就可以理解它工作的原理,但是再把它组装成原样其实就学不到什么了。
三联生活周刊:所以说相比于工程师,你更是一个物理学家。
蔡林格:是这样的。在大学时我选择了物理学专业,但我又总是想和现实联系起来。所以在大学时代,我总是在思考我应该更专注于理论还是更专注于实验。正是因为我更希望与现实有所联系,我才选择了实验物理学。
三联生活周刊:你也说过“我研究物理学的主要原因是我喜欢基础性的问题”,那么对你来说,最重要、也最令你困惑的基础性问题是什么呢?
蔡林格:我想对我来说最重要的问题就是,为什么是数学,这样一种在我们大脑中形成的理论,能够如此准确地描述这个世界。这是一个非常有趣的问题,而且我想没有人知道其中的答案。这个世界是被数学规则所限定的,一些规则是概率性的,另一些规则是决定性的,但总是会有各种数学规则出现。这究竟是为什么?数学规则为什么如此准确?
想象一下,人们都会坐飞机,全世界每年要售出20亿~30亿张飞机票。人们乘坐飞机旅行,是因为人们相信那些物理学法则——不仅仅是空气动力学中的伯努利方程,还要运用其他的物理学法则,比如关于飞机引擎的理论等。这些理论真的在起作用!但究竟是为什么呢?
三联生活周刊:那么你是否觉得这个世界的规则归根结底是由某种数学语言书写的呢?尽管我们现在可能还不能理解它。
蔡林格:我想是这样的。
三联生活周刊:你最开始利用中子进行实验,后来又改用光子,这是因为光子更容易操纵吗?
蔡林格:这是个非常好的问题。最开始我利用中子进行实验,同时我也对一些基础性实验感兴趣。之后在大约上世纪七八十年代,我开始对量子纠缠实验感兴趣,于是我开始尝试,是否能够利用中子进行量子纠缠实验。但是我发现即使是在最高的流量中,中子的相空间密度(Phase Space Density)也太低了,不可能进行量子纠缠实验。这种情况可能只有极少数的例外,比如在核弹中(中子的相空间密度会很高),但你可没办法在实验室里进行这种实验!
所以我开始很清楚地认识到,想要进行量子纠缠研究,光子会是一个更好的选择,或者也可以利用原子。所以我开始同时对光子和原子都产生了兴趣。我尝试进行了原子干涉实验、分子干涉实验,现在我们正在利用氦原子进行一种难度非常高的量子纠缠实验。这样的实验将会是对爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬(Einstein-Podolsky-Rosen paradox),也就是在“EPR论文”中提出的假想态(粒子的位置和动量都处于纠缠态)进行最直接的验证。
对于这样的假想态也有等效实验。人们可以利用光子进行量子纠缠实验,这在数学上等效于粒子的位置和动量都处于纠缠态,但在物理学上这两个实验是不相同的。所以我们试图利用氦原子直接进行量子纠缠实验。只要我确定利用氦原子的量子纠缠实验能够行得通,就像我们利用光子进行很多量子纠缠实验一样,接下来有很多新的实验我们可以利用氦原子进行了。(注:爱因斯坦、波多尔斯基、罗森三位物理学家在1935年共同发表了一篇论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完全的吗?》,提出了一个假想实验以质疑量子力学的完备性,这篇论文在学术界引发的争议至今仍未平息。这也是物理学界最著名的论文之一。)
三联生活周刊:为了探索量子世界和经典世界之间的界限,你有没有试着利用活细胞进行量子双缝干涉实验?
蔡林格:我从来没有尝试过这样的实验,但是我相信,这样的实验在未来是可以实现的。从根本的原则来说,使用细菌进行双缝干涉实验是可以成功的,当然这也需要纳米工程学的进展。我们需要纳米材料来保护实验过程中的细菌能够存活。这些条件我们都有可能达到。随着纳米技术的进展,这样的量子干涉效应是会被观测到的。
量子世界与经典世界之间并没有界限
三联生活周刊:能否请你用简单的语言介绍一下什么是量子纠缠(Quantum Entanglement)?
蔡林格:对我来说,可以把量子纠缠比喻为同卵双胞胎——具有相同基因的两个人。双胞胎具有完全相同的基因,因此看上去完全一样,所以当我看到其中的一个人,那么我立即就知道了另外一个人的特性也与我看到的这个人完全一样——比如说眼睛的颜色——无论另一个双胞胎身在何处。
如果这是两个处于量子纠缠状态的双胞胎,那么就存在着一个问题:并没有基因可以决定一对处于量子纠缠态的双胞胎的眼睛颜色,它们是不确定的。当我看到其中一个双胞胎的眼睛颜色,我所看到的他的眼睛的颜色是随机的,同时另外一个双胞胎的眼睛也获得了相同的颜色——无论他距离我有多远。
我们通过很多次不同种类的实验明白了,这种量子纠缠现象,没有通过一种所谓的“基因的隐藏属性”来解释,同样也不能通过双胞胎之间存在着某种通信来解释,因为它们之间沟通的“速度”远超光速。因此我们没有办法通过常理,利用日常的语言来解释这种现象,但是我们可以通过数学来解释这种现象,这就是量子力学。所以从这个角度来说,这并不是某种神奇的物理现象,但它确实会挑战我们的日常认知。(注:量子纠缠现象是在微观量子领域存在的一种令人极其费解的自然现象。人类至今没有理解量子纠缠现象的本质,但是已经可以利用量子纠缠进行量子计算方面的研究。)
三联生活周刊:你是一个喜欢进行哲学思辨的物理学家吗?在量子力学中蕴含的一些哲学思想是否会让你感到苦恼?你是否需要思考在物理学之后所蕴含的哲学问题?
蔡林格:哲学是一个大问题,而量子力学(从物理学的角度来说)是一个完美的理论。我想要理解的问题是,从最基本的逻辑学和哲学原理来考虑,为什么会存在量子力学?
比如说在相对论中,我们对于相对论的基础,也就是相对性原理理解得已经很透彻了。在一个惯性系里,你无法判断自己是处于静止状态还是处于匀速直线运动状态,比如你是静止不动还是坐在一辆匀速行驶的火车里。另一方面,如果有一种力向下拉拽你,你也无法判断自己是处于一个重力场中还是在做加速运动——比如在一个电梯里。(相对论)的基本原理都是非常合理的。我相信,如果在量子力学中也存在类似的基本原理,我们一定会发现它的。
(从哲学的角度来说)对于量子力学的哲学诠释,我并没有什么看法。但是我认为只要我们还不知道量子力学将向什么方向发展,那么对于量子力学有不同的理解就是一件好事,因为这可能给我们带来灵感。我个人倾向于(对于量子力学的)哥本哈根诠释。但是只要还存在其他不同的诠释,你就无法通过实验辨别出其中的区别——当然如果我们可以改变量子力学的形式,事情就会完全不一样了。我之所以最倾向于哥本哈根诠释是因为它使用了最少的概念。它不会假设粒子的位置,也不会假设存在很多不同的宇宙,诸如此类。因此它是最为基础的诠释,也就意味着它最具有开放性。
三联生活周刊:作为一个在维也纳学习和工作的奥地利人,你是否也受到了维也纳学派的影响?
蔡林格:是的。我发现自己不仅受到了维也纳学派的影响,同时也受到了维也纳实证主义态度的影响。关于这一点,我是在1977年的时候才发现的,那一年我去了麻省理工学院,在那里工作了一年时间。我忽然意识到,维也纳的氛围是非常独特的。在维也纳,你可以对一些非常基本的问题发问,同时维也纳的风气也更加哲学化,即使在物理学界也是如此。这真是一种非常独特、非常有趣的环境。
在美国,人们都更加实际。大多数研究量子力学的物理学家和哲学家都是从现实主义角度出发的。有些人认为量子力学的隐藏参量是以某种复杂的形式存在的。这种态度也并无不可,可以说整个美国文化的成功就是建立在从一种实际的角度出发去寻求解决问题的途径。因此从最开始,从美国研究量子力学的开创性人物开始,他们就有一种更实际的态度,这是好事。但是我想在世界的其他一些地方,有另外一种研究理念,这也是一件好事。
三联生活周刊:埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)同样来自维也纳,他提出了量子力学的波动性理论,但后来他发生了转变,与爱因斯坦看待量子力学的观念相似,并不相信所谓量子力学的波函数。你是否也受到了薛定谔的影响?
蔡林格:埃尔温·薛定谔是一位非常非常复杂的物理学家。我认为他与爱因斯坦并不一样。如果你去读一下他的书《生命是什么》,就能够在其中了解到他对于世界的哲学看法。他在书里写他认为人类是处于一种物质和意识共存的状态,这与当今大多数物理学家的看法相反。薛定谔还写了一些更加激进的内容,他认为在世界上存在一个整体意识,而我们都是这个整体意识的一部分。这种观点爱因斯坦是绝对不会同意的。
三联生活周刊:那么你会把人的意识放在量子力学中一个很特殊的位置上吗?
蔡林格:只有你先告诉我人的意识是什么,我才能回答这个问题。因为我真的不知道。我想其中最关键的部分在于信息。信息与知识不同,它是一种让人获得知识的可能性。所谓的波函数是一种关于量子状态的可能性,可能取得的实验结果的描述,归根结底,这是一种人们获得某种知识的可能性。这需要人的意识参与其中。这为什么需要人类意识的参与?意识的角色为什么如此特殊?这些都是开放性的问题。
三联生活周刊:想要解决这些问题,作为一个实验物理学家,你是否会和哲学家们一起工作?
蔡林格:我曾经邀请过哲学家进行合作。从美国的一个科学基金获得支持之后,我曾经邀请哲学家来实验室访问,而且与哲学家的谈话总是非常有趣。让哲学家参观我们的实验并且给出建议对我们的研究有很大帮助。
三联生活周刊:你完成了很多的量子力学实验,并且把量子力学推进到了一个新的极限。那么你是否观察到在量子世界和日常的所谓经典世界之间存在着某种界限?
蔡林格:两者之间并没有界限。尼尔斯·玻尔有一句名言:所谓的经典物体就是我们能够用日常语言来谈论的对象。当谈到量子对象,玻尔说他没有办法谈论量子对象,因为并没有合适的语言——为什么会这样?这说明了什么?当一个所谓的经典物体变得越来越大,那么它就有越来越大的可能和周围的环境发生相互作用,而每一次相互作用都让(这个物体的)信息向周围的环境流动。所以说你与周围环境的接触越多,你就越有可能显得像是一个“经典物体”。
但是量子世界与经典世界之间并没有一个界限。就像我们利用富勒烯分子进行量子实验,在实验中富勒烯是一个量子物体,而在其他的实验中它又是一种经典物体。通过一个扫描隧道显微镜的观察,你可以知道一个富勒烯分子在哪里,你可以看到它的结构和一切细节,因为你和富勒烯分子之间存在相互作用。因此所谓的量子世界和经典世界并不是固定一成不变的。一个物体属于量子物体还是经典物体,这取决于实验的设置,与周围环境的分隔。你永远无法在两者之间划出一条界限来。
我期待着把量子世界的范围一直向经典世界推进,从非常非常小的单个物体,逐渐发展到越来越大的分子,然后再继续推进。我不知道这其中真正的限制会在哪里,但可以肯定的是,让一只猫呈现出量子态纯粹是幻想了。
三联生活周刊:理查德·费曼曾经说过,没有人理解量子力学。你仍然认为自己也不理解量子力学吗?
蔡林格:我们可以理解的是,我们可以通过量子力学进行一些实验和工作。但是在更深的意义上,我认为正如费曼所说,为什么会出现量子力学,这一点我们都不理解。这与我们对于相对论的理解程度完全不同。费曼也说过,一开始只有少数的几个人理解相对论,但是随后就有越来越多的人理解了它。量子力学则完全不同。或许在未来的某一天我们能够对它有更清晰的认识。
三联生活周刊:在爱因斯坦著名的“EPR论文”中,他提出量子力学是正确的,但可能是不完备的。作为一个量子力学专家,今天你会如何向他解释他提出的“EPR悖论”呢?
蔡林格:我会说,很抱歉,爱因斯坦先生,你的结论是错误的。我的一位同事,著名的美国物理学家迈克尔·霍恩(Mike Horne),多年前在他的博士论文里就证明了,“EPR悖论”中关于隐含变量一定存在的结论是错误的。所以我会直接告诉爱因斯坦,他的结论是错误的。但我不知道他会如何回应。
三联生活周刊:从这个角度来说,你是否抛弃了事物的局域性和因果性?
蔡林格:问题就在于,在某种程度上你不得不抛弃事物的真实性和局域性概念的两者之一,这是非常困难的。我也会非常小心,我不会认为完全抛弃因果性是一个正确的选择。在处理这些问题时人们必须非常小心。但是在某种程度上,你必须抛弃真实性的概念,也就是说在你通过实验来测量物体的某一个特性之前,这项特性并不存在。
也就是说,所谓的实在性概念有一个问题,局域性概念同样也有问题,因为(在量子世界)相互作用的速度远超光速,这(在经典世界中)是不允许的。我的个人观点是我们需要理解,所谓的真实性和局域性问题已经不再重要,这些都是“旧问题”,应该把它们都抛弃掉。
中国是量子通信领域的领跑者
三联生活周刊:你现在正试着利用处于纠缠态的光子建造一个安全的通信网络。
蔡林格:这样的量子通信网络已经建成了,(在这个领域)目前中国是领跑者。
三联生活周刊:你首先在维也纳建造了量子通信网络,之后你的学生潘建伟又在中国建造了一套量子通信网络,现在又在利用卫星进行量子通信实验,真是非常了不起的工作。
蔡林格:量子网络已经不是面向未来的技术了。人类用网络来交换信息,而量子通信网络可以保证通信的安全性。人们想要在城市之间通信,比如在不同的大使馆里,就可以建立安全的量子通信网络。这在很多对安全性要求高的通信中都非常有价值。
三联生活周刊:人类会建造出一个全球性的量子通信网络吗?
蔡林格:我相信会建成这样的量子通信网络,而且不会只有一家。中国,可能还有其他国家,包括美国都在建造量子通信网络。以后可能还会有私人企业参与进来。
三联生活周刊:但也有人批评量子通信网络的造价太高,而且容易受到攻击。
蔡林格:如果采用正确的方式建造,那么量子通信网络就只会受到外界的攻击而被打断,造成双方无法通信。但是进行攻击的第三方也无法获得通信信息。我相信在很多场合,信息安全都是非常重要的,而且人们愿意付高价以保障通信安全。一些高度机密的商业谈判,比如在航空公司购买商业航线的谈判中,人们就会希望通信绝对保密,不会被竞争对手知晓本方的出价。所以说,量子通信技术有很大的商业前景,更不用提它的军事价值了!
量子通信网络的发展会像电脑一样,最初只有三四台电脑被用于军事用途,而现在每个房间里几乎都有一台电脑。原因有两个:首先,技术进步了,它可以实现很多人们预想不到的功能;第二个原因就是价格下降了。在量子通信领域也会发生类似的事情。
三联生活周刊:你的研究虽然在本质上相同,但我认为在实验领域却走向了两个相反的方向。一部分实验越来越复杂,花费也越来越大,比如量子卫星实验需要国家级别的投入;而另一个方向则非常简单,例如通过双缝干涉实验来研究微观干涉现象。你更倾向于通过哪一类实验来进行研究?
蔡林格:我仍然对基础问题非常感兴趣。现在一些重要的实验项目涉及实现多离子或多光子的纠缠态等。目前潘建伟实现了最多光子数的纠缠,而世界上第一次实现多于两个光子的纠缠态实验就是在维也纳进行的,当时潘建伟也参与了这个实验。这就是一种非常典型的基础研究。当时世界上没有任何人在实验室里见到过多于两个光子的量子纠缠,而现在这项技术对于量子通信非常重要,这也说明了基础科学研究的重要性。
我一向对基础科学问题感兴趣,当然也和其他的研究者,比如潘建伟,进行过一些应用方面的研究。但我对于发展技术并不是特别感兴趣,对我来说基础问题更有趣。研究量子力学的非局域性,检查不同的理论漏洞,这都是对于量子加密技术是否安全的重要条件。这些问题都非常有趣,也都是开放性的问题。
三联生活周刊:你做了很多著名的实验,哪一个是你自己最喜欢的?
蔡林格:对我来说,我最喜欢的实验是实现三个粒子和四个粒子的纠缠态。因为这开创了一个全新的科学领域,也开创了一个全新的应用领域,比如量子加密。实现多粒子纠缠态实验是一个让人激动的事情。我们与格林伯格和欧文共同发现了多粒子纠缠可能性。从那个时候开始,我就一直希望能够在实验室里实现这个量子态。这花了我将近10年的时间。
在今天看来实现这个实验很简单,但是在当时没有人知道该怎么做才能让三个或者四个粒子处于纠缠状态。我们在1987年或是1988年发现了“GHZ态”,之后又走了很多的弯路。那个时候我还没有进行光子纠缠实验,我的研究组需要学习量子纠缠,还有相关的技术。在这方面,罗切斯特大学的伦纳德·曼德尔(Leonardo Mandel)给了我们很大的帮助,他给我们很多无私的建议,他总是对我在实验方面的问题毫无保留。我们最终在1994年、1995年,首次实现了“GHZ量子纠缠实验”。
三联生活周刊:当时在全世界有很多实验室都在进行类似的量子实验,你们之间的关系是竞争者还是合作者?
蔡林格:我们之间有些是竞争关系,有些是合作关系,而有些是两者兼备。
三联生活周刊:在物理学界你已经赢得了很多的奖项,你是否期待能够获得诺贝尔奖呢?
蔡林格:对于任何一个物理学家来说,赢得诺贝尔奖都是极高的荣誉。有太多出色的科学家配得上诺贝尔奖,对于诺贝尔委员会来说会很难做出决定。我想我在20年前已经完成了自己最重要的工作,就是多光子纠缠实验——这项实验还有一个副产品就是量子隐态传输实验;我们同样做了一些关于量子门和量子计算的实验——这些就是我最重要的成就了。
我现在仍然在这个领域进行研究,就是因为我真心地喜欢这项工作。虽然名义上我已经退休了,但是我仍然每天都来实验室,这对我来说是最重要的事情。我希望能够引导年轻人对科学感到激动,并且进行一些有趣的研究。
沙普利斯在天津大学的演讲
美国化学家卡尔·巴里·沙普利斯分别与2001年与2022年两次获得诺贝尔化学奖。2008年11月,沙普利斯在中国天津大学的 Honeywell Nobel Lecture(霍尼韦尔—诺贝尔获奖者讲座系列)上作了一场演讲。报告的题目是:“How to find something new”(如何发现新事物)。沙普利斯说这场演讲是自己数十年科研工作中最精华的一次总结和自述,并不是关于化学,而是关于科研方法和他自己关于科研创新的思考。
如何发现新事物
经常有人问我,“您如何找到新的反应?您是从哪里得到那些新的想法的?”我认为一位优秀的科学家必须非常热情且充满好奇。同时,他若想成功,野心也必不可少。然而,科学家的种类很多。诺贝尔生理学或医学奖得主彼得·梅达瓦爵士曾说:“科学家中有收藏家、分类者和强迫症患者。从性格上讲,他们之间许多是侦探,许多是探险家;有些是艺术家,有些则是工匠。”
我基本上是一位探险家。即使探索未知的能力并不是与生俱来的,但我相信各种性格的科学家都可以学习去探索。我想帮助在座各位变得更有创造力,在科学发现过程中能有更多的机遇,并且也许能体会到科学发现带来的那种激动人心的感受。
如果你想发现新事物,千里之行的第一步就是要学会与不确定性共存,并学会接受失败如常,因为寻找未知事物的风险就像成为一名从不系安全绳的高空杂技演员一样大。并不能保证何时、甚至是否一定有新发现,也没有任何可能预测你所找到的新事物是否就是你希望寻找的。根据新事物的定义,在已知范围内推理出真正的新事物是不可能的,因此你必须踏上通往未知之路。
我的性格使我乐观拥抱不确定性。实际上,我在斯坦福大学研究生院毕业后额外做了几年(相当于三个博士学位论文工作量的)研究,因为我热爱完全的自由——只需在实验室中开反应或在图书馆中进行研究,除此之外没有文书工作、授课或撰写研究基金的的职责。在做化学反应的闲暇时,我喜欢与其他化学家在黑板上进行 “粉笔交谈”。我从不担心个人的安全感或未来将给我带来什么。
我的博士导师范塔梅伦(E.E. van Tamelen)是他这一代中最具创造力的化学家之一,他所想的都是化学中的重要问题,同时这些科学问题往往也是最难的,因此和他共事更使我乐观拥抱不确定性。当你踏入未知世界时,就无法保证一定能成功,所谓的失败才是永恒的伴侣。我很幸运,范塔梅伦教授给了我们很大的自由——他并未就我实验室的工作制定明确的方向。这有助于我获得独立性,增强信心和成熟度。
当我在实验台上工作时,我的大多数反应都行不通,但我从来没有将它们视为失败。我行不通的想法总会给我带来关于下一步尝试的更多想法。因此,我的词典里没有 “失败” 这个概念。从1920年到1947年,查尔斯·凯特林曾担任全球最大的公司之一—通用汽车的研发总裁(他被誉为创新之父),我非常赞同他的观点:“明智地失败” 是一个很棒的概念。你们都需要学习如何明智地失败。
凯特林说,一位发明家 “尝试后可能会失败上千次。”而根据我的经验,失败的数量更接近上万次。对于新的发现来说,失败才是真正的通向成功之路,我认为对你们在坐的大多数人来说,听到这个道理真是一个很大的意外!一定不能将失败视为浪费时间。我亲身的经历和汉弗莱·戴维爵士的经历相近:“我的失败启发了我最重要的发现。”
迎接SERENDIPITY(意外发现)的到来
当理解了SERENDIPITY(意外发现)在发现新事物中所起的特殊作用后,失败转变为成功是不矛盾的。Serendipity通常指的是在寻找完全不同的事物时的偶然幸运发现。寻找新事物永远不可能是一个理性的过程。
真正的新事物是未知的——根据定义,未知事物不可能被描述或被预测。因此,意外发现在科学发现中无处不在。例如,开普勒对椭圆形行星轨道的证明源于他对酒桶的面积和体积进行测量的尝试。同样地,几乎当今所有最有价值的化学过程的发现都有意外的因素。实际上,现代化学工业的诞生完全是出于意外的发现。
1856年,珀金(Perkins)还是一名18岁的学生,他正在试图合成奎宁。他的反应失败了,这在实验室中稀松平常,他最后在烧瓶底部得到了一块令人不悦的黑色固体残渣。在清洗烧瓶时,他发现该固体残渣中含有一种可溶于乙醇的紫色化合物。珀金对这个奇怪而完全出乎意料的结果进行了跟踪,他发现该化合物可以用于给纺织纤维染色。他为新染料申请了专利,并创建了自己的染料工厂。通过纯粹的意外发现,珀金发现了第一种苯胺煤焦油染料。正是通过抓住这个意外发现的机会,珀金才成为现代化学工业的奠基人。
意外发现的例子几乎是无止境的:哥伦布在寻找东印度群岛时偶然发现了美洲大陆。聚丙烯的偶然发现将石油带进了我们所生活的世界。特氟龙、青霉素、化学疗法、X射线、巴氏涂片、疫苗接种、牛顿万有引力定律、安全玻璃、人造甜味剂、硫化橡胶、宇宙大爆炸理论、橡皮泥、冰棒、可口可乐、DNA的发现,甚至是电话——它们都是在人们寻找其他事物时偶然发现的。许多常见的药物在创制初期的目的都是用来治疗不同的疾病:一种治疗心绞痛的候选药物由于其显著的副作用——后来被称为“伟哥”,而被人们更加熟知!
很遗憾的是,“serendipity” 被选为英语翻译中最困难的十个单词之一。我希望它能被很好地译成中文,因为其几乎所有的科学发现都欠她(serendipity)一个巨大的人情。如果你想有新发现,则必须积极主动地开门邀请serendipity进入。
我认为有一个人将这件事描述得最好。1854年,路易斯·巴斯德曾写下他的名言:在观察所及的领域内,机会只青睐有准备的头脑。也许你知道英国著名小说家简·奥斯丁。她一生从未离家,从未结婚,也从未外出旅行,但她的小说《傲慢与偏见》却最为出名,其揭示了对人性的深刻理解,她是一个真正的天才。鲜为人知的是一位来自马萨诸塞州的名叫艾米丽·狄金森的隐居年轻女士,她和沃尔特·惠特曼被认为是19世纪最伟大的美国诗人。
简·奥斯丁的天才之处在于对人性的理解。艾米莉·狄金森的天才之处在于她可以理解人类创造力和发现的本质。我个人认为,在这方面,没人能比她描述得更加精妙。她诗中的这些句子很好地表达了意外发现在生活以及科学中的作用:
幸运与勇者为友。
幸运不是偶然,而是辛劳;
幸运之神昂贵的微笑是靠辛劳赢得的。
不知何时黎明会来,我打开了所有的门。希望意味着时刻为尚未出生的事物做好准备。
称其为意外发现、好运、机会或运气吧。如果你想发现新事物,请遵循它。放弃你固执的计划,欢迎好运上门吧。
我有时会说,如果你想被汽车撞到,请站在高速公路的中间。我毕生的 “站在高速公路中间” 的研究方法很早就开始使用了。在我读研究生时,曾在研讨会上听过一次来自加州理工的乔治·哈蒙德(George Hammond)教授的演讲。他是一个真正的特立独行者,他所说的内容在当时的被视为异端,因为在那时,有机化学的主要研究目标是合成复杂的天然产物及相关类似物。
哈蒙德教授那时说的是:“ 关注过程,而不是产品。” 他的话引发了我的共鸣,就像一场宗教转变。尽管实际上他的观点与当时有机化学的惯例相反,但他所说的却是非常合理的。虽然现在我知道,那时的我在违背当年有机化学的“圣律”,但当时我并没有这样想。我偏离了公认的常识,并正在解放思想。
他后来写道:“合成最根本和最持久的目标并不是合成新的化合物,而是合成新的功能。” 生产意味着过程。此外,若想在化学中找到新的东西,那么我相信研究过程仍然是最好的选择。这条古老的建议至今仍然成立——找到过程之中漏洞并将它们填补。
治好你的 “瘟疫”
想象每个人都患有 “瘟疫”,而 “瘟疫” 有很多不同的病因和症状。继续想象每个人都没有意识到他们有任何症状,因为人们即使在患 “瘟疫” 时也能继续过正常的生活。实际上,“正常” 意味着患有 “瘟疫”!还要想象一下,当有人发现其症状时,他对医生说:“我觉得我病了”,而所有的医生都说:“不,你很正常,你没得病。” 这才是问题所在:大多数医生都不知道 “瘟疫” 的存在;一些医生只是听说过 “瘟疫”,但并不相信它真正存在,因为在医学院上课时,没人教过他们这类 “瘟疫”。一些医生确实了解 “瘟疫”,但他们的同事们像对待疯子一样对待他们,因此这些医生的观点无法发表出来。
他们的观点为什么不能发表?因为管理医学期刊和控制政府研究资金的那些非常有能力的医生要么不相信,要么,更糟的是,尽管他们知道 “瘟疫” 的存在,但承认他们所知道的会损害其利益。对我而言,“瘟疫” 是扼杀创造力、发现和科学进步的所有精神障碍的隐喻。创造性思维的最大障碍是我们随身携带的所有没有被意识到的思维上的包袱。我们都非常、非常容易被欺骗。
大家请看这张图片。
你们能看到方格相交处的所有小灰点吗?它们似乎四处移动。我可以看到它们——你们可以吗?现在只关注其中一个交点,专注于一个小灰点。它还在吗?不,当然不在,因为所有这些小灰点都是视觉错觉,方格之间并没有任何东西。你们可以从中获得很多乐趣——只需在Web浏览器中输入 “VISUAL ILLUSIONS(视觉错觉)”,就可以找到成百上千个例子。
看到被欺骗是多么容易了吗?这一直在你身上发生。视觉错觉是一种生理现象。我们的大脑为我们做出了无意识的预设,但它们并非总是正确的。这些预设中有很多是你们已经学到的,但也有很多使你们本来容易的生活变得更加困难。
我愿重申:创造性思维的最大障碍是我们随身携带的所有没有被意识到的思维上的包袱。我称其为 “瘟疫”。期望、傲慢、偏颇、恐惧、幻觉、妄想、神话、偏见、圣律、政治、资助、非理性的忠诚(其中最糟糕的是父母的爱——最不理性地对你的想法照单全收)……我可以继续列举下去。这些就是 “瘟疫” 的病因。如果你想痊愈,就必须靠自己——这不是在课堂上能教的。
理查德·费曼是诺贝尔物理学奖得主,也是我最伟大的英雄之一,他曾说:“首要原则是,切勿自欺欺人—而你自己是最容易被欺骗的人。” 他还说过:“我很聪明,因为我知道我自己很傻。” 我强烈建议你们阅读费曼的自传和传记。我想你们会看到费曼的童年,尤其是他与父亲的关系如何赋予他如此清晰的洞见力,而不是像我们大多数人一样通过犯错而习得。
当他们散步时,他的父亲会指向一只鸟,二人一同观察。此外他的父亲会告诉年轻的理查德关于这只鸟他所知道的一切。费曼后来写道:你可以用世界上所有的语言描述这只鸟的名字,但除此之外你还是对它几乎一无所知……所以让我们观察一下这只鸟在做什么——这才是有价值的。
我很早就学到了知道某物的名称和真正知道某物的区别。如果你是一名科学家,就有可能落入有很多错误的陷阱。文献可能是错误的。一门学科衰败而另一门学科兴起带来了心理上的障碍。当前研究的 “时尚” 可能是基金驱动、个人崇拜甚至是期刊编辑偏见的结果。这才是我想知道的事情:有机化学专注于一件事(复杂合成)已经50多年了,但那些我们日常使用中的最重要化学反应均在此之前就被发现了。这传递出什么信息?有机化学和穿着5英寸高跟鞋的女性是否都可能是 “时尚” 的受害者?
不希望其他同事认为你很愚蠢,这可能是创造性思考的最大障碍。这就是我所谓的 “第一步” 的必然结果,即学会如何与不确定性共存。如果你不能承认自己错了,或者过分在意别人对你的看法,那么就无法发挥创造力。即使当你缺乏同事的充分尊重时,也必须继续相信自己和你的目标。你必须要在你自己想做什么和其他人认为你应该做什么之间进行选择。但是,如果你想成为一名探险家,你将不会孤单——的确有人愿意遵循发现之路,也的确有真正的榜样可以为你提供支持和指导。
除了范塔梅伦教授,我最杰出的榜样是斯坦福大学的亨利·陶布(Henry Taube),吉姆·科尔曼(Jim Collman)和比尔·约翰逊(Bill Johnson)、帝国理工的德里克·巴顿(Derek Barton)、哥伦比亚大学的吉尔伯特·斯托克(Gilbert Stork)、瑞士联邦理工的阿尔伯特·埃申莫瑟(Albert Eschenmoser)和加州大学洛杉矶分校的索尔·温斯坦(Saul Winstein)。当我还是一个年轻的科学家时,我就认识了他们,从从与他们的交流中学到了很多。
陶布和巴顿教授后来都成为诺贝尔奖得主,我希望我的列表上还会有更多的诺贝尔奖得主。这些科学家的整个职业生涯都以思维广度和重要的科学发现为特征。因此,要成为一名探索者,就需要寻找好的导师和志同道合的当代人,并学会在没有主流支持的情况下进行研究。
复杂不是美德
科学家们最难以摆脱的狂热之一是复杂性崇拜。因其研究方向的高智力需求而给人留下深刻印象的科学研究本身,并不是一种美德。真正的问题是,已完成的哪些工作才具有真正的价值?
国际象棋天才乔治·斯坦纳曾说,“将大量的,难以被理解的智力天赋和努力集中在一个最终微不足道的人类事业上。” 恐怕我们许多所谓的一流科学家都有超常的智力天赋,但他们把它浪费在 “最终微不足道的人类事业” 上。
人——包括科学家在内,不理性地抗拒改变。我们都抗拒改变—始终跟随主流很容易。但掉头开创你自己与众不同的研究领域却需要付出真正的努力。整个系统都在抗拒改变—资助机构不想资助风险大的研究;一群科学家创建了永存的科研帝国体系。正如彼得·梅达瓦爵士所说:“人脑对待一个新想法的方式就像身体对待一种陌生蛋白质一样:拒绝它。” 要成为发现者,我们必须能够在情况发生变化时改变计划。
我曾经使我的课题组陷入疯狂,因为我的研究情况经常改变!如果小组成员中做出一个非常有趣的结果,我可能会在24小时内让每个人都放下他们现有的课题,转入这一新的研究方向。当新的研究线索崩溃时,当然,因为大多数情况下这些线索确实崩溃了,每个人都可能会在几天内再次改变他们的课题,要么是继续研究已经发现的新机会,要么是回到之前的课题。
我并不是说这是管理课题组的好方法—并不是!但这是覆盖新科学领域的最快方法。我之所以能够成功,是因为我的团队成员历来都是顽强的。他们中最优秀的人就像我一样,对出色的科学本身感到兴奋,这种追求胜过发表文章或找工作的确定性。祝福他们!
彼得爵士再次一语中的:“我无法给任何年龄的科学家提供比这更好的建议:关于一个假设成立的信念的强烈程度与该假设事实上是否真的成立成立毫无关系。” 如何应对我们认为我们所 “知道的” 是正确的这一错觉?如果你是化学家,则意味着你必须花时间将反应一直追溯到所做的假设链的起源。这很枯燥,但有必要。
我知道我曾经在发表的文章中仅犯过一次真正的错误,这是由于结构上的错误所致。我和我的同事们接受了文献中某结构的绝对构型,但它是错的,我们本应该检查一下。在实验室中的后续工作中发现了该错误后,我们立即发布了撤稿声明。我经常看到结构的错误,但我很少看到有人撤稿。
作为科学家,如果你发现结果中有任何可疑之处,则必须通过重复实验,将假设一直追溯到其起源。这很枯燥,就像在金字塔的底部工作一样。但是,这是成为一位优秀的科学家所必需的素质。我认识一人,因为相信文献中的某些错误而毁了他的事业。这破坏了他研究的准确性,并使他失去了其天赋配得上的职务。
了解极限
了解极限,必须假定自己会被误解。我解决该问题的方法不是将所发现的成果立即发表,而是在证明了该反应真正的可靠之处后再等待发表。之后,我可以提供一个完整的指南以说明如何进行反应。我尝试将反应覆盖至所有明显的潜在应用。我试图找到该反应效用的极限所在并将其发表出来。
然而,一次又一次,我会看到一些文章抱怨我的反应没有得到预期的结果。我知道我的文章一开始就提供了正确的信息,若正确阅读可防止糟糕的结果和时间的浪费。然而,正如卡尔·波普尔所说:“不可能以不被误解的某种方式表达观点。” 发表的文章过多,但实际价值却提得太少,以至于发表的文章中许多内容根本没用。在发现反应真正可靠之前,很少有科学家会将发现视为追求。在当今的化学领域,大多数作者甚至都不承认他们的主张与已发表文献中的主张类似,更不用说进行比较了。这要么是自欺欺人,要么是不那么道德的自我推销。
需要知道的是,从何时开始,你错过的将不再重要。需要记住的是,唯一重要的事就是你发现的。在发现的过程中,速度就是一切。请记住,在找到重要的结果之前,会有成千上万次的失败。当我的组员不知道何时停止时,看到他们把时间浪费了真的令我很沮丧。
思维定势的人很难学习两件事:首先,只要知道发生了什么就立即继续前进——过分关注没有意义的细节耗时费力而且是完全没有必要。其次,当你的 “病人”(研究对象,假设等)死亡时停止。处理掉 “尸体”,不要费心解剖尸体。以后总有机会复活。其实可以发现的东西非常非常多,只是我们的时间不够用。
我同意美国19世纪伟大小说《白鲸》的作者赫尔曼·麦尔维尔在书中所写:“在某些事业中,谨慎的无序才是真正的方法。” “谨慎的无序” 难道不是一个好主意吗?
科学研究的方法并不科学,因此不要证明,而是证伪。你曾经学过的但需要忘记的最明显例子是所谓的 “科学方法”。科学的方法是提出一个假设,然后证明它。实际上,优秀的科学家应该始终在脑海中有多个可行的平行假设,其目的是证伪它们。每当我在实验室中取得好结果时,我就下意识地认为哪里出了问题。还记得阿尔弗雷德·诺贝尔所说的话吗?“如果我有上千个想法,而最终只有一个想法是好的,我就心满意足了。” 实际上,试验的结果越令人兴奋,它们出错的可能性就越高。
我之前提过的斯坦福导师亨利·陶比在开研讨会时总会坐在前排。我记得他经常对当天的演讲者说:“这让我感到担心,结果太好了倒不像是真的——大自然并没有那么精明。” 尝试扼杀好的结果,尝试把它们弄成碎片。在推进至下一步之前,请尽可能去证伪。戴维·里斯曼曾说:“关注那些所有看似真实的句子并质疑它们。”
康拉德·洛伦茨曾说:科学中的真理可以定义为能够为通往下一个更好的理论开辟通道的最适合假说。对于科学家来说,每天早餐前放弃自己喜欢的假设是一项很好的锻炼,这使他们的思想保持年轻。伟大的卡尔·波普尔也完美地诠释了这一点:“好的实验会扼杀有缺陷的理论;但我们的思想仍然活跃,可以再次猜测。” 波普尔还说过:“每当一个理论在你看来是唯一可能的解释的时候,就把它当作一个征兆:说明你既不理解该理论,也没有理解你打算解决的问题。”
不要爱上你自己的理论
别爱上你自己的理论。你自己的理论就像你的孩子,你爱他们就像父母爱孩子一样——你倾向于忽视缺点,放大优点。此外,你最不想发生的事就是你孩子的离世。
1890年,美国地质学家张伯伦在《科学》杂志上发表了一篇文章,提出了一种解决这种自我欺骗的方法:多重假说研究法。每个科研人员都应该学习这种方法。多重工作假说不仅让你保持诚实,而且也是一种实用的发现技巧。
物理学家马克斯·波恩对这个问题有强烈的感情:“相信世界上只有一个真理,然后自己拥有它,是世界上一切邪恶的根源。”《美国独立宣言》的起草者、美国第三任总统托马斯·杰弗逊曾说:“当一个人形成一个理论的时候,他的想象力看到的每一件事都只能够符合这个理论。” 梅达瓦的话一如既往地正确:“那些作者之所以为自己的不诚实找借口,只是因为在欺骗他人之前,他已经费尽心思欺骗了自己。”
变得更有创造力
有没有可能使自己更有创造力?毫无疑问,可以!
创造力和大脑功能障碍有明显的联系,如阅读障碍、注意力缺陷障碍、自闭症、亚斯普杰氏症候群(注:常发生在小学低年级学生中的精神紊乱,症状为社交能力差和重复性的行为模式)、抑郁症等。似乎创造力往往是由于其存在心理缺陷,或与有心理缺陷家庭成员一起成长的结果。不能快速给出正确答案的孩子正探索其他解决问题的途径。或者也许问题没有得到解决,但许多看待问题的新方法正被研究。
因此,创造力更多的是关于过程而不是结果。它是严格确定性的对立面,是连接两点之间的最短线。因为我相信创造力更多的是由经验积累的,而不是与生俱来的,所以我相信你们可以变得更有创造力。多年来,这在我的研究小组屡见不鲜。我的一个学生把它描述为 “学习如何奇思妙想”。
要学会拥有创造力,就必须灵活变通,忘记你知道的那么多知识,并使你的大脑忘记如何连点成线,练习跳出框架思考,把每一个问题都看得好像你从来没有见过之前类似的问题一样。有书籍可以指导你完成这个过程,但最简单的学习方法是与有创造力的人一起工作,并与他们交谈、交谈、再交谈。
以下是我最喜欢的一些关于创造力的名言。我最喜欢的诗人,艾米丽·狄金森曾说:“倾诉实情,然有侧重。”罗伯特·奥本海默曾说:“有些孩子在街上玩耍,他们可以帮我解决物理上的一些大问题,因为他们有我很久以前失去的感知模式。”小说家雷蒙德·钱德勒曾说:“理性越多,创造越少。”
阿尔伯特·森特—吉奥吉,发现维生素C的生物化学家曾说:“发现包括和其他人观察一样的事情,想着不一样的答案。” 弗里德里希·尼采曾说:“一个人必须达到迷醉的顶峰,才能催生他善舞者的本能。” “许多人只是因为记忆力太好而不能成为一个有创造力的思想家。” 剧作家、哲学家乔治·萧伯纳曾说:“世人所说的独创性只不过是一种不正常的 “挠痒” 办法。” 埃里克·弗罗姆曾说:“创造力需要勇气去放弃确定性。” 最后,弗里德里希·冯·席勒曾说:“如果智力在灵感涌现时过于仔细地检查,就会阻碍大脑的创造性工作。” 席勒在这里谈到了创造力和直觉之间的微妙关系。
直觉是一个真实的现象!我不知道它是否可以被传授,但你可以尝试学会接受直觉的洞察力。直觉被定义为在不使用理性过程的情况下产生认识或感知的行为或能力。描述它的其他方法是直觉、有根据地猜测、凭直觉行事和跳跃性思维。
当前的研究表明,直觉是一种非语言或超语言思维。但这是科学家们嘲笑的品质,因为这既不是一个理性过程,又不是可以被衡量的品质,例如学校的表现或智商。有人说我很有直觉,这其实同时明显地在暗示我并不像他那么聪明。但是爱因斯坦说:“直觉是上天的恩赐,理性只是它那忠实的仆人。然而我们营造的社会,却把荣耀赠给了仆人,遗忘了那最可宝贵的恩赐。”
2001年的一课
我相信自己的直觉,2001年的其他诺贝尔奖得主也是如此。
奈保尔曾说:“我相信凭直觉就能找到这些主题,我只凭直觉写作。当刚有想法时我仅有一个大致的轮廓。但我几年后才能完全理解自己当时的作品。” 将脑袋直接放在淋浴器下洗个长澡是我获得直觉的最好时机之一。我的潜意识会(常常是转瞬即逝)揭示出我多年来一直在思考的事物的令人兴奋的新直觉。
基因学家芭芭拉·麦克林托克是一位富有直觉的思想家。她的理论首先被拒绝,然后被认为是有争议的,但最终被普遍接受了。她无法向同事证明自己的理论,因为该过程是直觉的——潜意识的,不可能翻译成口头语言。在她的工作得以合理的、理性的解释之前,其他科学家花了数十年的时间去证实她的理论。麦克林托克将其描述为一种 “对生命体的感觉”。
我妻子告诉我,当我们第一次见面时,当我还是一名研究生时,我告诉她我可以像一个分子一样思考。我记不得了,所以我不知道当时我是在开玩笑还是真的有这种感觉!
威廉·詹姆斯的观察尤其适用于科学发现:
每个发现都要经历三个阶段:当它首次公布时,人们认为这是不正确的。不久之后,当事实如此明显以至于他们无法再否认时,他们认为这并不重要。此后,如果它的重要性变得足够明显,他们会说,无论如何,这不是新的发现。
马克思·普朗克持类似观点:“一个新的科学真理并不是说服反对者并让他们看到光明而胜利,而是因为反对者最终逝去了,而新一代的人却熟知新的真理。”
抗拒新事物,抗拒改变—为什么 “正常” 人这么难接受它们?
直觉是最难理解的心理过程,因为它不能用语言表达。史蒂芬·霍金所说的 “填补中间步骤” 并不容易。就我而言,我给研究团队的任务通常是填补已知化学和我的直觉之间缺少的东西。还记得奈保尔所描述的,有时他需要多少年才能理解自己的作品?潜意识是惊人的,似乎创造力的开关总是打开的!
我已经描述了一些发现所需的技能,接下来是我个人最爱的一些研究技巧。
寻找异常
没有什么比异常更令人兴奋了!在你们的研究和文献中寻找那些你意想不到的东西—这些文献可以追溯到19世纪!在我的整个职业生涯中—我现在仍然在做—我一直在寻找意外的化学反应性带来的启示。当我阅读文献中的研究论文并了解反应条件时,我期望看到一系列的最终产物化学结构。当文章中出现的结构与我脑海中的结构之间存在差异时,我发现的触角开始振动!该结构实际上可以是任何类型的化合物—聚合物、脂质、蛋白质、糖、酶—随便啥—我对结果应该是什么有一种感觉。
开拓性的遗传学家阿尔弗雷德·斯特蒂文特于1913年构建了第一个染色体遗传图谱。他饲养了果蝇,并记录了每一代的特征,他寻找的是其中的异常情况。染色体异常正是斯特蒂文特发展其理论的线索。你们都知道斯蒂芬·金是谁,不是吗?知道的举手?他的那些令人毛骨悚然的恐怖小说已售出超过3.5亿册。有人曾经问他做过噩梦吗,他说:“不!我把噩梦都留给你们。”
几年之前,我才意识到自己在做什么,我最有效的发现技巧一直是在那些所谓的黑暗,可怕的地方寻找新的化学反应性。在这里,你们会发现新的领域和充足的可探索的空间。我花了数十年的时间利用其他科学家的害怕和恐惧——这其中许多是不科学或是基于误解的。我把别人的恐惧症变成了自己的发现。
我需要兴奋
我想走这条路是因为,小时候,我喜欢惊讶,喜欢震惊,也喜欢惊恐的感觉。当我长大后,化学实验室是我唯一仍能得到小时候喜欢的那种快感的地方。化学的优点在于其无限的可能性和惊喜。人们经常问:“如此惊奇的发现难道不会令你感到兴奋吗?”
不,那不是我。我昨天所做的一切今天都将消逝。我一直在寻找下一件事。我把很多恐惧症变成了自己的机会。
在麻省理工学院担任助理教授仅两年后,我就凭借硒化学的研究发现而享誉国际。由于之前科学界对硒毒性存在广泛的误解,该领域现已广为开放。对我来说,这就像走过一块遍地是宝石的田野,然后顺手捡起那些而已。
对于硒(硫-SuFEx)、过氧(环氧化)、水(on water)、锇(双羟化)、叠氮(CuAAC)、肼、氮杂环丙烷、端炔的恐惧症—而我正是从它们中收获颇丰!几十年来,当我的研究系统性地漫游元素周期表时,我几乎甚至没有碰到竞争者,因为其他人都不愿意研究这些。
简单就是更好,所以请遵循KISS原则:KISS是KEEP IT SHORT& SIMPLE(大道至简)的缩写。一般而言,广泛而有用的过程相当简单。从经济角度讲,随着成本下降,有用性上升。那么,当简单性通常具有更高的实用价值时,变得复杂有什么好处?凯文·凯利(Kevin Kelly)是我的精神导师,他的《失控》(out of control)对我来说就像一本圣经。科学家花了太多的时间来试图理解那些虚弱的人类思维根本难以理解的复杂体系。凯利说:“这有效,你还担心什么呢?” 是人生最深的哲学。复杂性只能从已经可用的简单体系中产生,我们只能从愚蠢的事情中学到聪明的东西。记住 “KISS” 原则,“大道至简”。
有太多的东西等待我们去发现。当找寻简单的事物同样容易,而且更加有用时,为什么要寻找复杂的事物呢?阿尔伯特·爱因斯坦曾说,一切都应该极简,直到不能更简。雷奥纳多·达芬奇说,简单是终极的复杂。
放手去做!
最重要的同时也是最难教会我的研究小组成员的发现技巧是:放手去做!
通常,所谓那些 “最聪明” 的学生(就读最好的大学并获得最高成绩的本科生)在进行探索性发现研究方面最困难。我会说 “尝试一下这个”,他们会给我一百万个为什么我要求他们做的事情行不通的理由。当他们花时间说服自己为什么我要他们做的事情行不通时,如果使用同样的时间去尝试,可能已经够开上一百个反应。
我比大多数化学家成功的原因,换句话说,我比大多数化学家有更多发现的原因是,我什么都愿意尝试!因此,最重要的是进入实验室并放手去做!有句中国谚语概括了这一切:耍嘴皮子不能把饭煮熟。
放手去做!你做的试验越多,尝试的事情越多,那么你就更可能有更好的想法了。这在莱纳斯·鲍林身上应验,他获得了两次诺贝尔奖。我的导师和榜样之一德里克·巴顿是一位非常苛刻的研究主管,他希望他的小组成员每天整天(直到深夜)都在实验室里。他说 “从未听说过一个学生因过度劳累而死”。当然,这是事实:工作越努力,你在实验室中投入的时间越多,可以进行的试验越多,就会发现更多。
在结束我的演讲之前,我将为你们提供最后的建议,这来自有史以来西方最伟大的探险家、发现家之一,“奋进” 号船长詹姆斯·库克:“如果你打算开展发现之旅,请选择一艘吃水浅的快船。” 速度,灵活性,机动性—这是开始进行发现时的基本特征。对于你们自己进入未知世界的旅程,请选择一种灵活,快速的小船,并始终将所有窗户打开,使意外发现涌入。
祝你们好运!
伯南克对话张军,2015年5月25日
当日,伯南克出席复旦大学“上海论坛”,与张军展开对话。对话稿“张军对话伯南克:金融危机时很孤独,不后悔选择QE”,收录于张军的《顶级对话:理解变化中的经济世界》一书。
紧缩是大萧条的重要原因
张军:您作为美联储主席经历了2008年的金融危机,不知道这是不幸的还是幸运的。但我知道,实际上您做过很多有关美国大萧条的研究工作,也就是1930年代的大萧条,你觉得这样的研究是否让你更好地应对了2008年的金融危机?
伯南克:作为一个学者,我认为是的,我曾在斯坦福大学和普林斯顿大学学习,当时研究了很多关于经济危机的课题,包括19世纪的金融恐慌,当然还有1930年代的大萧条,这些都给了我很大的帮助。原因有几个:
首先,2008年的金融危机从根本上来讲是一个金融恐慌,在结构上和动机上都和我们一百年前看到的情况非常相似。但是最近这场金融危机是在一个金融系统更加全球化,技术更加丰富和复杂的背景下发生的,因此,我们还是花了点时间才找到两者的相似之处的。我们看到银行挤兑和回购市场,我们说商业票据回购市场发生的事情跟19世纪的央行很相似,当时作为最后贷款人,央行给银行提供借款来应对来自于存款人的需求,以此应对恐慌,而美联储则通过借钱给金融系统来应对恐慌,所以了解100多年前的金融恐慌和2008年的金融恐慌之间的关系是非常重要的。
另外,大萧条也让我们看到了货币政策的重要性。我在MIT读研究生期间开始研究货币政策,当时读的第一本重要的书是米尔顿·弗里德曼和安娜·施瓦茨写的《美国货币史》。事实上米尔顿·弗里德曼是我在斯坦福大学时候的朋友。这本书非常受用,它有提到,货币供应跟不上,在通货紧缩期间危机频发,是一个导致大萧条的很重要的原因。所以除了抗击金融危机,美联储也需要保证货币供应有所增长,货币政策支持经济发展,所以才有我们当时的种种举措。同时,我也从大萧条中学到两个重要的教训:一是要稳定我们的金融体系,作为最后贷款人,二是要确保货币政策能充分地适应和支持金融体系。
张军: 我想这就是为什么你一再倡导美联储的目标应该是盯住通货膨胀或者有个通货膨胀的目标。这是从研究大萧条中所得到的经验教训吗?
伯南克:我们知道在1930年代的时候,出现了货币供应坍塌而导致了美国通货紧缩,物价以每年10%的速度下跌,人们都不愿意消费,也不愿意卖东西,农作物价格暴跌,根本卖不出价钱,可见紧缩对于萧条来讲是一个很大的原因。弗里德曼的建议就是增加货币供应,但货币供应和危机之间的关系并不是完美的。那么下一个合理的步骤就是设定一个通胀的目标,保证时刻有小范围的通胀,但是又不给经济带来损害,避免过分接近大规模的通胀。弗里德曼是这个理论的支持者。
张军:美联储在经济危机时使用了非常规的货币政策手段,也就是我们说的量化宽松,您怎么看这些非传统的一些货币政策在保持金融市场所发挥的作用?
伯南克:通常来说货币政策靠调整短期利率来达到目的。在2008年的时候,我们短期联邦基金利率已经到了零,已经没有削减空间了,所以我们只能在别的地方下功夫。日本的量化宽松在他们购买政府债券和提高货币供应的时候已经开始了。但是作为一个学者,我觉得因为日本的举措不算卓有成效,我不觉得他们是往降低长期利率这个正确的目标而努力的。在2008年秋至2009年初,我们启动了大规模的量化宽松,就是QE1,大力稳定了金融市场,为实体经济提供了支持,因而2009年下半年经济开始复苏。当时的经济开始缓慢增长,但我们依然担心会出现紧缩,因此做了第二轮和第三轮的量化宽松。虽然无法完全确定,但大部分学术研究表明这个举措对美国的经济的确起到了促进作用。欧洲最近才开始量化宽松,如果我们把美国的经济与欧洲对比,实际上美国相比其它的发达经济体,例如欧盟和日本来说复苏速度更快。我们在美国没有出现任何的紧缩问题,但是欧洲和日本都在面临这些问题。可见量化宽松并非灵丹妙药,但确实起到了一定的作用,一定程度上也是今天美国经济发展的原因。
张军:所以对于美国经济的复苏有着很大的益处?
伯南克:对。
张军:您也创造了一个名词叫“信贷宽松”,是想与日本的量化宽松有所区别,你认为美国的QE与日本银行的QE真有区别吗?
伯南克:是的,我们和日本的政策不同。日本非常关注货币供应,通过购买债券就可以有钱,但是这些钱存在银行里,并不是流通的。我们的目的是通过购买长期国债来提高长期的利率,来刺激信用的创造,因此我创造了“信用宽松”这个说法,而不是所谓的量化宽松。尽管人们称之为量化宽松,但两者是有差异的。我们和日本也有差异,安倍经济我们看到了很多变动,其中有一个变动比较激进。我跟黑田东彦行长是朋友,我们也聊过这个,在一定程度上日本也是在参考美国的做法。尽管现在他们仍面临通货紧缩的挑战,但经济已有好转。
如果时光倒流,还会选择QE
张军:作为美联储主席有些时候真的会面临一些困难时刻,需要做出困难的决策,那么对您来说这些困难的时刻指哪些呢?
伯南克:我当时也不知道会面临这么大的一场危机,我在2006年担任主席,当时经济还在发展,没人知道会发生金融危机,所以我犯的第一个“错”就是毅然答应接受这个职位。显然,金融危机在2008年秋走到了最糟糕的时候。2008年9月雷曼兄弟倒闭,有人说是我们放任它倒闭的,其实我们做了非常大的努力,但我们没有任何工具,没有法律权威去阻止这件事发生。一旦它发生了,金融系统也开始恐慌,谁也不肯借钱出去,整个系统都停滞了,而经济也开始受到影响。那是相当可怕的一周,雷曼兄弟,AIG,许多保险公司,还有四五家巨头企业都濒临倒闭。雷曼兄弟倒台之后,下一个面临倒闭的是一家叫AIG的保险公司。跟雷曼公司不同的是,我们最后帮助了AIG。当时唯一的办法就是通过抵押贷款,雷曼倒闭是因为他们没有任何的抵押物,但AIG不一样,尽管它亏了很多钱,但它是一个万亿级的保险集团,有许多下属的保险公司可以抵押,所以我们借给他们850亿美元的贷款,因而他们可以偿还赔款并最终幸免于难。但我记得最难的一天是周二下午,我和美国财长鲍尔森去见布什总统的时候。我说,总统先生,我们得在这个金融危机中贷款850亿美元给一家濒临倒闭的保险公司。布什总统问有没有其他选择,我说没有了,这是唯一的选择,这家保险公司跟整个金融系统都有关联,不然我们就得面临大萧条了。布什总统说,如果这样的话,他也会全力支持,但他得和国会汇报。我和鲍尔森安排了当晚与国会十来位资深的成员会谈,并且也给整个国会写了信。我们跟他们解释我们在做的事情,为什么要做这些,提供这些贷款的必要性是什么。他们也问了许多问题,问我们是否行之有效,能不能把钱收回来,等等。我们只能回答:“我们也不知道,但希望如此”。会议之后,在场的一位资深议员就看着我们说,伯克南先生,还有财长先生,感谢你们过来告诉我们那么多资讯,但是我也希望你们知道,今天晚上任何人在这里说的话,都不代表国会赞同你们所做的事。他说,这是你们的决定,你们自己承担责任。我当时倍感孤独,觉得非常艰难,因为我不仅要与金融危机做斗争,还要和政治做斗争。当时所有人都不喜欢我们,但如果我们不采取措施,整个系统就会崩盘。两周后我去巴西圣保罗,他们说一开始好像一切都风平浪静,但是一下子雷曼兄弟倒了,整个经济都停滞了。可见不仅美国如此,它已经演变成一个全球危机了。所以如果时光倒流的话,我还会做同样的事情。只是政治实在太麻烦了。
张军:有人说你们让雷曼倒闭,但却拯救了AIG。你刚才讲到了AIG的情况。但你也曾经说AIG这件事让你感到非常生气,是什么原因?
伯南克:我最开始没有意识到,但随着时间推移,AIG亏损非常多,我们只好多次重组。AIG在政治成本上让我们花费最大,因为大家都对它感到了非常震怒。而我们愤怒的原因是因为AIG在下一个很糟糕的赌注,基本上他们的策略就是,事态变好了,他们可以赚很多钱,如果变得更糟,政府会来救他们。后来这种事情的确也发生了。当然我们除了帮他们收拾烂摊子,也没有别的办法。但AIG的所为的确非常不负责任。保险公司就应该做自己最擅长的事情,风险管理和危机应对,但AIG没有很好地保护自己。在危机面前他们亏了很多钱,没有办法支付各种费用,然后只好找政府。像我说的,对我们来说成本是非常大的,因为公众很愤怒,而之后我们也没办法做其他应该做的事。
做格林斯潘继任者诚惶诚恐,耶伦经验比我更丰富
张军:刚才来这里的路上你说你不能对你的前任和继任者发表评论。但说到这里我还是想听听你对你的前任格林斯潘和继任者耶伦的评论,你们的关系应该不错吧?
伯南克:我2002年从普林斯顿大学去了华盛顿,我之前是大学教授,一直在学校里,从来没想过要当主席,以前也没有在政府任职。2002年过去的时候,担任美联储的董事会成员,董事会主席是艾伦·格林斯潘。我记得在2006年成为主席的时候,我非常担心,因为格林斯潘声望非常好,做他的继任者我很诚惶诚恐。所以当我刚开始上任的时候,我经常强调说我们会延续许多之前的政策,美联储也有很多的人才,我不希望别人认为我是唯一在经营美联储的人。事实上我也做到了默默无闻,因为我女儿秋天去上大学的时候,她的室友问,你父亲是做什么的,然后我女儿说我父亲就是美联储主席。然后她的同学就说:“你的爸爸是亚伦·格林斯潘?!”有一段时间其实没有人知道我是谁,所以一开始第一年要建立起自己的声誉挺不容易的,当然随后名声也随着我的工作而逐渐建立了。现任主席珍妮特·耶伦女士的经验比我更丰富,因为她之前一直担任官员,曾任美国总统经济顾问委员会主席,也担任过美联储副主席,所以我跟她已经共事了三年,整个过渡非常顺利。一年前我离职后她接任的时候,基本上就是执行我们当年共同制定的政策,包括利率政策等等,都在不断推行,所以很顺利。我觉得耶伦女士非常出色,也是非常睿智的经济学家,我们的工作关系很紧密,而且彼此沟通也很顺畅。我非常高兴她是新的主席,我也可以退休了。
退出QE,要与市场保持沟通
张军:说到你的继任者,我还是想问问关于关于QE退出的问题。你是如何来看待退出时间的?
伯南克:说到量化宽松,它确实是发挥了一些效用,但是如果现在继续推行,也有更大的难度,有几个原因:首先是我们的经验并不丰富,所以我们不知道也不太好预测具体的后果是怎样的。另外的问题是与市场的沟通。很多时候我们都要靠市场政策来判断短期内以及未来我们该怎么做。例如,你如果告诉市场你要长期保持低利率,他们会相信你,然后为此做一个长期的准备,所以和市场的沟通非常重要。但是我们缺乏市场经验和量化宽松的经验,所以和市场保持沟通是很不容易的。两年前的2013年,我们购买了政府的国债进行QE3,也说过会不断做QE3直到就业市场有实质的进展,我们也确实看到了市场的恢复。我也非常谨慎地解释过,随着时间的推移,我们会减缓国债购入,当时是两年前的6月份。如果经济不断发展,达到通胀目标,那么今年晚些时候我们也许可以减缓量化宽松。但是出现了一个问题,其实我认为当时已经非常清楚了,因为我们也很开诚布公来解释我们的政策,但是市场上有人误解为QE3是永久性政策,不会有截止日期。这说明他们没有听我们的解释。有人紧张了,有一些人觉得要放宽,开始走两极化,然后有人开始卖国债,从而导致市场的不稳定。事实上,这种事情不只发生在美国,也发生在一些像中国这样快速发展的经济体。当投资人说美国的利率就要上调时,有人觉得这些钱应该回到美国,所以这时资金就撤出了这些快速发展的市场,回到西方。事实上,在新兴国家甚至是金砖国家,都有这样的问题存在。在解释过我们在做什么之后,市场确实出现了一些波动,但那已经是2013年的事了。2014年是这么多年来美国经济最好的一年,所以经济没有受到什么挫折,但是的确有波动。有趣的是,这些波动是在我们减缓国债购买之前发生的,因为我们有说将来也许会“开始缩减”持债。在2013年12月份的时候,当我们宣布要开始减缓购买国债时,市场并没有什么反应,因为大家都已经预料到了。国内市场走高,新兴国家市场也没有受到影响,2014年10月份的时候他们十分顺利地完成了购买。所以这表明说,沟通,特别是和市场的沟通是非常重要的,尤其在这样的市场环境中。我一直都强调要尽可能地透明化,因为沟通越好,政策的效果也会越好。对于政府的货币政策来说,透明化尤为重要。
美联储不可能包揽一切
张军:市场一直在猜测美联储可能会加息,你觉得这种可能有多大?如果加息,你认为美国的股市会出现拐点吗?
伯南克:其实很难做预测,我希望整个劳动力市场不断恢复,或者说在这个过程中经济可以不断发展。我们也看到市场完全是依赖于期望值的,所以我刚刚也讲到沟通非常重要,我常说市场每次只能理解一件事情,超出一件事情的话,是几乎不可能的。我们需要清晰地做出解释,而市场也有责任倾听,这样才能理解即将发生什么事情。在金融界,很多发生的事情,比如QE的结束,还有整个减持的过程,其实都是有效市场。所以如果市场结果在我们的预测范围内,就不会产生太大的波动。但是现在遇到其他问题,比如市场或者说很多公司,他们会做市,有的时候在买方和卖家之间成为做市商。当然由于监管等等原因,波动不会像以前那样,但是在卖这些金融产品的时候,他们在做市的过程中,会随着价格浮动而创造出一些市场波动。所以应该说在整个缓慢退出的过程中,我们会遇到一些波动的风险,但如果经济足够强大,沟通足够好的话,我认为加息是有利的。
张军:拉里·萨默斯最近说,你不能指望美国经济还能增长多好,因为美国经济实际上已经进入了新常态。他认为,美联储长期把利率压那么低来刺激美国经济增长的做法是徒劳的。在中国,我们现在也看到了经济增长大幅放缓,我们也把它解释为新常态。不知道萨默斯是否实际上在隐含地批评美联储的政策,至少他认为长期实行低利率政策最终只会造成大量金融泡沫的情况,你觉得我们是否需要担心这一点?
伯南克:回到刚才的话题。首先,中国和美国其实情况很不相同,中国在改变自己的发展模式,这就是为什么它的经济增速在放缓。美国的发展很慢,经济增长非常之慢,有些人说从长远的角度来看,美国的经济不会有太多潜在的增长,因为技术发展不够快。我本人持一些保留意见,同时还有很多的讨论说到短期的现象,叫做二次制造。二次制造的概念是因为资本投资的需求太低,投资机会很少,经济甚至不能够保证足够的就业,所以即使美联储降息到零利率还是不够刺激投资,拉动就业市场。我不是在批评美联储,其实想说的是美国目前的经济情况下,每个人想要美联储包揽一切,降低利率到0,这在将来可能会是一种风险,会导致金融体系的危机或者经济泡沫,因此建议不是让美联储不做这些事情,而是政府的其它部门应该发挥作用,所以建议我们的财政政策应该要花更多的钱在基础建设、学校教育等等,这样才能在不把利率降到那么低的情况下也能创造就业机会。这里的问题就是这个想法到底正确与否,我们并不知道,可能有一些有道理的地方,但是我有两个观点:第一,很多主要经济体,像欧洲、日本,也是就业不足,美国已向他们逼近,失业率已经超过10%。另外,我不否认他的说法,但他没有注意到国际格局,很明显美国的经济是全球经济体系的组成部分,我们需要全球经济增长来帮助美国经济增长,同时我们还要确保对于美国的国际投资机会还是存在的。这是一个悖论,就是资本的流动,近年来更多的资本从中国这样的新兴经济体,流入到美国这样的发达经济体,但其实应该反过来。比方说,中国的改革让资本从流出变为流入,所以越来越多的投资进入到像中国这样的高速发展经济体,这也应该是正确的做法。美国在国外有更多投资机会的话,比较而言国内机会不足就不是太大的问题。这里有两个底线,一是我们要有更多财政支出来支持我们的货币政策。另外一点是,如果我们足够努力去促进全球经济的发展以保证足够多的投资机会,使美国和欧洲的资本流出能够注入到新兴经济体,这对我们也是一个出路。
靠技术驱动的经济增长应该覆盖更多人群
张军:那对于美国的经济增长潜力,您觉得长期增长趋势是什么,生产率每年还能增长大概百分之几呢?
伯南克:这个问题没人能够回答,经济学家擅长的是告诉你以前有什么做错了,但没办法对未来做出预测。有些我们知道的问题,比如美国和其他发达经济体,经济增长率会降低。还有一个问题是劳动力,随着人口老龄化,劳动力数量在减少。还有教育水平,我们的教育水平已经处于停滞状态多年,所以劳动力的增长并不是非常快,我们的劳动力素质增长也不快,所以说我们将来的经济增长会减缓。但是最重要的还是技术,它究竟会使工人的产出变得更高或者减少?这是个难题。我们知道近年来美国的生产率是非常低的,这是一个很大的困扰。其中一个原因可能是金融危机的后遗症。在金融危机之后很难建立新的公司,或者说也没有足够的资金来支持研发工作等等,所以我们希望随着信贷流动的进一步正常化,我们会看到更多的投入、研发基金,我们也看到更多的初创企业出现,而我们的生产力也逐渐回升。往前看的话,我们必须看到回归常态之后新的技术是什么。对于技术的发展,我们过去并不能准确做出预测,过去有人说我们已经发明了所有能发明的东西,未来也没办法再发明什么了。我自己本人非常乐观。信息技术、生物技术、纳米技术,这些都是经济增长的引擎。这些技术发展在经济上来我们变得日益重要,我感觉未来更加如此。我的一些个人观察是,首先,我们很难对科技公司的产出做一个估值,比如Facebook毫无疑问很有价值,人们使用它并从中获利,它的服务却是免费的,所以它对我们GDP的贡献到底是多少,很难做出计算。另外,更棘手的问题是,这些新的技术出现以后,他们对社会的影响是什么,不仅仅是对经济增长的贡献,还有经济的增长在人群中如何分配,也难以评估。比如在过去的数十年里面,在这个技术世界里,如果你没有很好的教育和技能支持,就得不到好的工作,因为即使是最基本的工作,也需要会使用电脑或者其它的设备。如果你没有这些相应的培训,就很难胜任。如果我们不断发明类似机器人这样的新技术,我们的经济会变得更强,但这也意味着缺乏技术的人,不再有就业机会,所以不公平性将会更凸显。
张军:这个也是我们很多人关注的一个话题,就是很多人不能够从技术创新和进步中收益更多。
伯南克:对,有很多因素导致不公平的存在,全球化、经济开放,还有技术转化等等,对于很多人来说,这些对于经济的发展是有益的,但并不是所有人都可以享受这种福利,这就增加了全球的不公平性出现。我们希望通过更多的技能培训,帮助解决不公平的问题,但是从一定程度来讲,它也会影响到我们的政策和政治。两百年之前,当新技术比如纺织机出现的时候,原有产业的工作力已经被颠覆,有人因此失业。所以我们希望靠技术驱动的经济增长能够覆盖更多的人群,而不是少数人。过去几年到现在,因为危机和赤字等原因,许多国家的公债更高了。现在,即使在欧洲,也有很多国家在实施低利率政策,所以投资人一点也不恐慌。另外是在美国,还有一些其它国家,长期债务问题很大程度上与老龄人口有关。在美国,人们说联邦政府其实就是一个拥有军队的保险公司,就是这些保险公司让一些人为别人一半的医疗支出买单。再看一下医疗保健在美国的支出成本,非常之高,最好的医疗保健服务,质量上乘但价格昂贵。随着我们不断开发新药和新的诊断技术,以及整个行业的产出增加,相应的成本也在增长。但在过去的多年间,美国医疗保健的成本增长不快,而且很慢。我们不是太理解原因,但如果这样的情况继续发展和保持下去,会是个很好的迹象,因为政府就不需要为老龄化群体花费更多的钱,这也可以帮助我们解决长期赤字问题。
中国走的道路非常正确
张军:现在让我转入关于增长预测方面的话题。人们对经济的未来增长有不同的看法,一些人只看到了美国的问题,比如医疗失控,老龄化、教育入学率停滞,公共债务过大等,所以不看好美国的经济。也有一些人看到了另一面,美国的技术创新,机器人,无人驾驶汽车等,认为美国经济能行。我们再看一下全球经济,尤其看一下新兴市场,包括中国的情况。人们也经常会表达悲观的情绪,有关中国经济的前景,有些时候他们觉得经济会崩溃,你觉得会发生吗?如果出现中国经济硬着陆,对全球经济的影响会是如何?
伯南克:我不会做预测,这不是我擅长的领域,但我理解为什么中国经济增速会降缓,这是无可避免的趋势。因为不可能永远每年都是10%的增长,随着经济体变得更庞大更复杂,你很难持续两位数的增长。我们也会预见这样的情况,就是增速可能会下降,但是我们也看到前沿技术会不断发展,然后整体实力会更加强劲。对于中国来说,我们可以看到它的增长模式发生了非常实质性的转变,之前很多年中国主要依靠基建投资,房地产投资,还有重工业和国有企业,对于政府来说这是必须要造的桥梁,是以前的增长模式,政府在其中扮演更多角色。但是现在,我觉得中国走的道路非常正确,从重工业和出口进行转向,因为这样的发展无法持续。可以看到中国现在更多关注包括消费品、服务、高科技在内的产品,要管理好这些,其实和以前的方式不一样,因为现在更多要依靠市场和企业家的能力。这样的转变我觉得是非常重要的,我认为中国现在在这方面的转变做得非常出色。当然无可避免地,这也意味着经济增幅要下降,而且更难预测。在未来,对于中国政府来说,采取市场化的方式,从低端开始让经济有机地增长起来,是很重要的。当然,中国现在要面临的挑战非常多,在金融改革和经济方面要做很多工作,也要处理资产负债表、影子银行等问题。这些问题都应该要一一解决,还有环境问题、生态问题,这些也是有待政府解决的。未来肯定会越来越难,就像奥运会跑步运动员,一开始接受训练会进步很快,但是训练过后成为运动员了,就很难再加快了,这就是中国现在遇到的问题。现在中国人均收入还是很少,大概就是美国的四分之一,所以还有很大的进步空间。但同时它也面临许多问题,比如环境问题,但在这个不断富裕的过程中,已经拥有了解决问题的资本了。很穷的时候,只要确保温饱,很多其他问题都可以忽略。但当大家的生活水平提高了,会说我有一些财富,我想让环境变得更好。现在中国也在往这个方向过渡。在这个领域中,中美也是相互依赖的,还有在技术层面也是。说到环境,其实是个全球化的议题,所以要我们共同尊重环境,在环境和技术方面,中美之间也可以有很好的合作。
张军:在去年的时候IMF也是预测中国经济体的GDP,根据购买力来说,已经超过了美国的可比GDP,你是怎么来看待的?
伯南克:我认为,重要的是中国和美国是全球最重要和最具活力的两个经济体。首先,有很多方法可以衡量规模,比如经济体的购买力,这是一个指标。在美国付出的价格和中国不一样,所以购买力可比价是一个指标。他们也可以根据汇率的角度,从人均GDP进行对比。所以这并不是一场竞赛。在我们产业来说,可能美国的潜力是最大的。美国和日本、欧洲不一样,美国的人口还在增加,我们拥有技术和顶尖的大学,所以说美国的整体活力很大。而新兴国家中,中国是最大最具有活力的。IMF的对比只是表明中美两个国家相互依赖度会更大,需要更多的合作,我觉得这两个经济体未来发展的方向会极大地影响到全球的经济。这个对比其实也告诉我们,两个国家应该更多携手合作,因为他们已经是全球最重要的两个经济体了。
新兴经济体应该有自己的担当
张军:说到新兴经济体,包括巴西和印度,像你刚才说到的,他们也是遇到了资金又回流到美国的问题,因为美国的经济在恢复,这也是毫无避免的,您觉得我们是否要考虑一下对于新兴经济体,那他们在做决定的时候应该是怎么考虑,比如说新兴经济体如果要改变利率的话,其实也都会对这些新经济体产生影响?
伯南克:从长远的角度来看,更多的资金流应该从发达国家流向这些新兴经济体,因为回报会更大。其实在200年前也是一样,但是有一些短期的热钱流动非常快,回报却很小,这其实会有破坏性。我觉得就像我刚刚提到的,减持的过程,对于美国来说,还有对于美国的经济和美联储来说,一旦利率收紧,美国的经济就会变好,而美国经济变好,对于其它国家经济也是有帮助的。第二个方面,很明显地,美联储也要尽其所能,来明确地沟通它的计划。如果美联储能更好地沟通即将要发生的事情,那市场的反应也会更好。另外,对于新兴国家来说,他们也应该有自己的担当,比如说宏观经济方面,还有稳健的金融制度,这都是新兴国家应该承担的。比如墨西哥就在美国的旁边,虽然经济比较弱,但是在贸易、货币、财政政策中,是管理得比较好的。我认为,对于快速发展的市场来说,真正的本质是,全球的利率和货币政策会有起伏波动,所以要制定长期计划,吸引长期资本进入本地市场。然后,我觉得所有国家都应该有好的政策和稳定的经济,这样万一真的有不稳定因素,也不会受太大影响。
张军:您是否相信新兴国家过早开放他们的资本型项目会有巨大的风险?
伯南克:确实是,如果不开放资本型项目,市场的资金就不能很好地流动起来,经济也不会有增长,所以开放资本型项目也是一个经济增长点。但同时也要认真考虑,确保金融体系非常健全,能够充分利用这些资金,而且有能力应对资金外流的现象。这也是一个双刃剑,你需要资金的流入,也要进行妥善的资金管理,否则会遇到负债。如果贷款的话,我们都知道,借了钱应该明智用钱,但是有的时候不一定用得好,所以管理很重要。
张军:对于中国来说我们20年前就考虑资本项目开放,但我们一直希望外资进入中国,帮助我们的制造业,但是我们的金融市场还是比较封闭的,所以我们要做上海自贸区,自贸区是试点,鼓励我们的外商投资者投资于金融市场。
伯南克:这个过程中要非常小心翼翼,长期和短期资本在健康的经济发展中都有自己的角色,但如果经济如果不够强劲,那些短期的波动就可能会带来破坏,所以要非常小心。
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