B2 · 第40集 · 5:03
量子与信息的本质
本集探讨量子力学中的波函数坍缩与退相干，以及香农信息论如何重新定义信息与知识。
来源：Sismique · 许可：CC BY 3.0
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Et c'est pas de votre faute si vous nous écoutez,
这并非你们的过错，你们之所以收听我们，
c'est que souvent on en parle mal. Ce qu'il faut noter,
只是因为人们常常对此表述不当。需要指出的是，
c'est que ce n'est pas la conscience humaine ou l'observation par un être conscient
造成所谓‘波函数坍缩’的，
qui cause ce qu'on appelle l'effondrement, le collapse de la fonction d'onde,
并非人类意识或有意识观察者的观测，
comme on l'entend trop souvent dire.
而这种说法却常被误传。
c'est simplement l'interaction entre le système quantique et l'appareil de mesure
其实只是量子系统与宏观测量仪器之间的相互作用，
macroscopique.
仅此而已。
Le collapse c'est le fait qu'on passe d'un état superposé à un
所谓‘坍缩’，指的是系统从叠加态转变为单一确定态的过程。
seul état. Le chat était mort et vivant et puis il devient vivant
薛定谔的猫原本既死又活，随后却变为活着，
ou devient mort.
或变为死去。
Donc en réalité, c'est l'interaction inévitable entre le monde quantique
因此实际上，是微观量子世界与我们宏观测量仪器之间不可避免的相互作用，
microscopique et le monde macroscopique de nos instruments de mesure qui provoque
引发了所谓的量子退相干现象。
donc ce qu'on appelle la décohérence quantique.
正是这种相互作用，
Et cette interaction fait passer donc le système d'un état de superposition
使系统从量子叠加态转变为经典确定态。
quantique à un état classique défini.
（转变）就此完成。
Voilà, donc désolé, ce n'est pas le regard humain ou une conscience qui influe sur
抱歉，真正影响量子世界的，并非人类的目光或某种意识，
le monde quantique.
而是物理相互作用。
Donc la quantique, comme on l'appelle,
因此，我们常说的量子力学，
est fascinante et il y a tout plein de bizarreries contre- intuitives.
既令人着迷，又充满种种反直觉的奇异现象。
Il y en a d'autres que j'ai pas citées ici, et pour creuser,
还有其他未在此提及的奇异现象；若想深入了解，
je vous invite à écouter notamment l'épisode avec Julien Bobroff dans Sismique,
我特别推荐您收听播客《地震》中与朱利安·博布罗夫的那期节目，
qui est spécialiste du sujet et avec qui on en parle,
他正是该领域的专家，我们在节目中深入探讨了这一话题，
puisque c'est pas le sujet de cet épisode.
毕竟本期节目并不聚焦于此。
Alors ces découvertes ont conduit à des débats philosophiques intenses.
这些发现引发了激烈的哲学争论。
Le plus célèbre est sans doute celui qui a opposé Einstein à Bohr.
其中最著名的，当属爱因斯坦与玻尔之间的论战。
einstein qui était mal à l'aise avec l'idée d'un univers fondamentalement aléatoire
爱因斯坦本人对宇宙本质上是随机的这一观念感到不安
affirmait dieu ne joue pas aux dés
曾断言：‘上帝不掷骰子’
voilà il n'y a pas de hasard comme ça
瞧，世上并无纯粹偶然之事
et bohr lui répondait
而玻尔则回应爱因斯坦说
à einstein arrêtez de dire à dieu ce qu'il doit faire
‘请您别再告诉上帝该怎么做’
J'aime bien les petites joutes oratoires comme ça entre
我挺喜欢这类科学家之间小小的唇枪舌剑
scientifiques, on les imagine s'écrivant des lettres.
我们甚至能想象他们彼此写信交流的情景
Donc ce débat illustre une tension fondamentale dans notre quête de connaissance.
这场辩论揭示了人类求知过程中一种根本性的张力
D'un côté, on a le désir d'un univers ordonné, prévisible,
一方面，我们渴望一个井然有序、可预测的宇宙
régi par des lois déterministes, des règles du jeu précises,
它由确定性定律支配，遵循明确的运行规则
et de l'autre, l'acceptation d'un certain degré d'incertitude,
另一方面，我们又不得不接受自然界中存在某种程度的不确定性
de probabilité, voire de mystère dans la nature.
概率性，甚至某种神秘性
Et là, la physique quitte donc le déterminisme laplacien,
于是，物理学便告别了拉普拉斯式的决定论
cette idée qu'avec une connaissance parfaite des conditions initiales,
即那种认为：只要完全掌握初始条件
on pourrait prédire avec certitude l'état futur de l'univers.
就能绝对准确地预言宇宙未来状态的观点
Donc on imagine le trouble pour tous les physiciens et plus largement pour tous les
因此，我们可以想见，所有物理学家乃至更广泛的科学家群体
scientifiques.
内心所经历的震动
Et les ruptures du XXe siècle ne se limitent pas à la physique,
而20世纪的这些范式变革，当然并不仅限于物理学领域
évidemment. Dans le domaine de l'information et de la communication,
在信息与通信领域，例如
par exemple, on peut citer les travaux de Claude Shannon qui a eu un impact tout
克劳德·香农的研究产生了同样深远的影响
aussi profond.
其影响之深，不亚于前述物理学突破
En dire deux mots.
下面简要介绍一下
En 1948, Claude Shannon publie une théorie mathématique de la communication,
1948年，克劳德·香农发表了《通信的数学理论》
qui est un ouvrage important qui jette les bases de ce qu'on va appeler la théorie
这是一部重要著作，为后来被称为‘信息论’的学科奠定了基础
de l'information.
即信息论
L'approche de Shannon est novatrice parce qu'elle propose une définition
香农的方法具有创新性，因为它提出了一种
mathématique de l'information,
信息的数学定义，
totalement indépendante de son contenu sémantique. Pour lui,
完全独立于其语义内容。对他而言，
l'information ce n'est pas une question de signification,
信息并非意义问题，
mais de probabilité et d'incertitude.
而是概率与不确定性的问题。
Alors imaginons une situation
现在设想一种情境：
où vous devez deviner une lettre de l'alphabet.
你必须猜出字母表中的一个字母。
Alors si vous n'avez aucun indice, il y a
如果你没有任何线索，
26 possibilités équiprobables.
那么就有26种等概率的可能性。
Mais si on vous dit que c'est une voyelle,
但若告诉你这是一个元音字母，
l'incertitude est considérablement réduite.
不确定性便大幅降低。
Cette réduction de l'incertitude,
这种不确定性的减少，
c'est ce que Shannon définit comme l'information. Pour comprendre concrètement
正是香农所定义的“信息”。为具体理解该理论的影响，可谈谈数据压缩。
l'impact de cette théorie, on peut parler de la compression de données.
数据压缩是我们每天都在使用、却几乎不加思索的技术。
Qui est quelque chose qu'on utilise tous les jours sans même y penser.
当你通过即时通讯软件（如WhatsApp）、电子邮件发送一张照片时，
Quand vous envoyez une photo par messagerie, par WhatsApp, par email,
你的手机会调用算法，
votre téléphone utilise des algorithmes qui sont aujourd'hui basés sur la théorie de
而这些算法如今都基于信息论，
l'information pour réduire la taille du fichier sans trop perdre en qualité.
在不明显损失画质的前提下缩小文件体积。
Alors comment ça marche?
那么，这究竟是如何实现的呢？
Ces algorithmes identifient les redondances dans l'image.
这些算法会识别图像中的冗余信息。
Par exemple, dans une photo de ciel bleu, au lieu de coder pixel bleu,
例如，在一张蓝天照片中，
pixel bleu, pixel bleu, etc etc, encore et encore,
算法无需重复编码‘蓝色像素、蓝色像素、蓝色像素……’
l'algorithme peut simplement dire 1000 pixels bleus.
而可直接表示为‘1000个蓝色像素’。
C'est une façon plus efficace d'encoder l'information,
这是一种更高效的信息编码方式，
réduisant ainsi la quantité de données à transmettre.
从而减少了需要传输的数据量。
Cette approche a permis des avancées majeures dans le traitement et la transmission
这种研究方法推动了信息处理与传输领域的重大进展，
de l'information, pavant donc la voie à
从而为……铺平了道路，
l'explosion du numérique.
数字技术的爆发式发展。
Donc sans elle, pas d'internet haut débit, pas de streaming vidéo,
因此，没有它，就没有高速互联网，没有视频流媒体，
pas de téléchargement rapide d'applications sur nos smartphones,
智能手机上无法快速下载应用程序，
pas de TikTok, pas de Skype, ce que vous voulez.
没有抖音，没有Skype——总之什么都没有。
Et au- delà de ses applications pratiques,
而且，除了实际应用之外，
la théorie de l'information a des implications philosophiques profondes.
信息论还具有深刻的哲学意义。
Là encore, on revient à la philo.
这里，我们再次回到了哲学领域。
Elle nous invite à repenser ce qu'est l'information,
它促使我们重新思考‘信息’究竟是什么，
et par extension ce qu'est la connaissance.
进而重新思考‘知识’又是什么。