量子非定域性和信用的进化

未央网

非常感谢吴甘沙院长(INTEL中国研究院)的主持,刚才大家关于密码学数字货币,已经进入了一个热烈争论的阶段。我希望我的演讲也能引起大家更激烈的争论。

大前天是520,其实这个事我以前是毫无概念的。但是正好那天我到(清华)经管学院讨论下学期开的一个课程,结果看到门口有很多快递送的鲜花。我很奇怪,心想今天也不是情人节,早就过了,为什么有人送那么多鲜花?结果我一看卡片写的:”520–某某某”。大部分上面都是女孩的名字,但是有几个后面写的显然是男孩的名字,我还自言自语:”现在女生真胆大,都敢给男生送鲜花了!”结果快递员说你OUT了,那可能是男生送给男生的。(大笑)

量子非定域性和信用的进化

520这个事情,既没有政府号召,也没有哪个机构背书,它怎么就产生了?我后来大概了解了一下,看了一下网上的介绍,原来完全是网上自发的,网友的某种共识,我相信大家的某种愿望,就是希望某一天能够找个理由表白。要不是不是一个特别的日子,可能表白起来太尴尬。干脆大家都定一个日子,找那么一天,大家都可以表白一下,男生和女生之间,男生和男生之间(估计明年可能就有女生和女生之间),被拒绝也没有关系(笑声)。所以,这是非常典型的网络时代形成的事物,它不是看得见的某个中心,看得见的某个机构,组织授权去做的。

当然,最近我也听了大量的事件信息是类似的。比如Uber现象,Uber是做专车的。有的人写了一篇文章,我觉得写的还是挺有意思,说Uber的设计者可以获得诺贝尔奖。为什么?因为它把市场中看不见的需求和资源拥有者最有效率的结合起来了,而且用一个公式(实际上是个协议)算出最合理的定价。原来我们都相信,我原来也是深信不疑,就是市场经济一定需要某种中心的力量来管理。比如出租车管理中心这个事,我觉得一定要有人发出租车执照,有准入,而且要对价格进行限定,如果不这么进行限定,纯粹靠市场,我们不知道被黑多少次,肯定出租车的价格就会飞涨,我们就会被不合理的收取很多钱。所以我以前对这样的监管机构,对这样的中心是怀有长时间的感恩的心情。但是,突然有了Uber以后,不断有朋友说,Uber太好了,让我从清华到国贸,才用十几块钱,而且坐的是奔驰,开始类似故事听到一两个,可能是偶然,后来大量的听到。

后来更多关注,我就懂得,实际上最有效率的就是市场!去中心化的给出这样一些资源和需求的组合,是最好的答案。而传统的那些中心,给市场的安排经常是低效而耗费高昂的。以价格来讲,现在大部分的结论,Uber是给出了比所谓公开的出租价格更低的价格,当然现在博弈也很厉害,昨天我看到新闻上讲在抓专车。因为有些人拿着专用的市场垄断权利,实际上是有大量的空间的,我们都很清楚,你懂得。

第二个事,听到也是让我很兴奋,就是世纪互联的董事长陈升跟我讲的,他说他在清华要成立一个能源分布式研究院,为什么要搞这个呢?开始我听到没有什么感觉。但是,后来他给我一讲,我一下子明白了。就是3月份,党中央、国务院公布了一个关于电力改革的意见,这个意见非常的关键,某种意义上我听懂了,有了这样一份文件,这样一个政策,这样一个尚方宝剑以后,电力系统的Uber就可能产生了!因为原来电力系统市场管理是高度中心化的,大家都知道。陈升说我们现在的电力价格比美国都高,这里面不知装了多少瓶茅台(笑声)。有了这份文件以后,意味着将来Uber这样的事情,就是靠市场的力量自动的组合和分配资源,人人都可以成为电力的生产者和销售者,P2P,在电力系统中也是有可能发生的。陈升认为如果真实现了,我们的电费很可能大幅下降!

第三、淘宝村。阿里巴巴,我现在回想起来,其实最早马云提出的那个口号,”让天下没有难做的生意”,马云是典型的中国人,提的口号挺煽动性的,但逻辑性不强。相反我听太多美国人讲,他们往往要从基础协议做起,就像互联网最早是TCP/IP协议,比尔盖茨是操作系统起家,他们要的是符合逻辑构架市场。马云把阿里巴巴做成今天第一的电商,从美国人的观点看,我觉得他其实也架构了一个协议,就是在TCP/IP协议上,又附加了一层协议,类似Uber,让市场的资源按照市场本身的需求重新配置,很大一程度上他做到了。其实淘宝村这样一种现象,绝对不是哪个行政命令搞起来的,也不是哪个政策搞起来的,它本身是看不见的市场力量的产物,就像520。

所有这些事实不断的告诉我,实际上互联网的产生,包括市场,它本身有某种看不见的力量在推动。当然,后来我也去读了很多关于市场方面的书。给我印象最深的就是诺贝尔经济学奖获得者哈里-科斯写的关于中国改革开放的一本书,他也是想解释邓小平为什么这么伟大,他做了什么?科斯的立论基础是:”市场经济建立在两个深厚的认知基础上,就是承认认知和包容不确定性。”因为我们原来深信的市场,像出租车管理中心一样,一定要有一个中心,一定要政府去管控她,好像这样才是市场。实际上市场真正的力量来自”不确定性”。而邓小平的伟大是放弃了传统计划经济这种思路,我们一定要规划,一定要给你设定目标,他放弃了很大程度上的政府对经济的管控,因为那让我们社会已经非常穷困了,已经到了崩溃的边缘。世界上但凡这样去处理经济的没有一个实验能够成功的。所以他干脆采取所谓改革开放,承认市场的力量,某种程度去中心化了,还原了市场的本质,才让市场给我们带来了繁荣和价值。

当然,为什么市场能给我们带来繁荣和价值,这是一个更深刻的问题。我个人的观点,其实市场某种程度非常类似互联网,它就是有一个基础协议,就是等价交换。只要你在执行这个等价交换,在这样一个基础协议下,它就起到了一个非常伟大的作用,把恶性的交易给取消,把没有价值的产品和服务给淘汰,把垄断性的力量,给卡掉,真正保留有价值的东西。所以,市场为什么能给我们带来繁荣,带来创新,带来价值?我觉得就是因为市场有这样基本的协议功能。

互联网为什么现在跟市场一结合,就产生很多奇异的东西?恰恰互联网的TCP/IP协议最符合这种精神,让你看不见的协议,但是谁上去都必须执行。即使是金正恩和奥巴马,他们通过互联网如果发E-mail也在执行这样的协议。就像亚当斯密说的一句话,”(市场是)一只无形的手”。亚当斯密为什么这么伟大?人们把他封为现代经济学的鼻祖,我觉得最根本的,就是他几百年前就看到这一点!当年大家表面上看国王是最伟大的,贵族是最伟大的,但是他的目光超越了这些可见的一些中心,看到了后面看不见的一种叫做”市场”的东西。我觉得这是他对市场经济最伟大的洞察!

高红冰先生作为阿里的副总,他说:”互联网的革命就是去掉非市场化的中心力量”。因为在整个经济发展过程中,还有太多的中心化力量,起到了很多妨碍市场协议执行的作用,妨碍市场为我们创造繁荣和价值!那么,这也是为什么十八届三中全会提出,我觉得最关键的一句话:”让市场在资源配置中发挥决定性作用”。这就是我在学习市场和互联网过程中,有的这样一些体会。

为什么跟量子力学联系在一起?当然起因也是因为我的导师张礼先生本来讲的是量子力学前沿的课。有一次他突然说,有一个世界最牛的用量子路径积分的大师(HagenKleinert),他居然用量子路径积分算金融市场的价格。后来我了解到,用量子路径积分算金融衍生品的价格,已经成为美国证券市场上的一种主流作法。开始我很奇怪,为什么会这样?因为这两个领域表面上毫无关系。后来我学习了一些量子金融的知识,我才恍然大悟。原来量子力学能为看不见的市场的力量提供一种本体性的解释和计算方法。

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图一殿村教授做的公认最精确的单电子双缝干涉实验

为什么这么讲?我们关注量子力学最简单的实验,双缝干涉。我举一个最经典的实验,就是日本的殿村教授做的,1989年,因为他做的最精确。这个实验为什么宝贵?这个实验最精确的做到只有一个电子打下来,从上面一个电子一个电子往下打。做双缝干涉实验,表面上很容易做,拿光一照就可以,但是那是中学物理课在干的事。这里,真正要说明物质的量子本性,就必须是一个电子,一个电子的经过双缝。电子作为小的微观事物,要想控制它,一个一个的记录上要求极高。确实要保证在这个实验期间,通过双缝区域内只有一个电子!他做的实验结果是怎么样的?这个从上面打一个电子下来,然后中间一个磁棒(电子的波函数肯定无法穿越其中),如果是经典例子,按照牛顿力学,电子在磁棒的两边(相当于双缝),要么从左边过来,要么从右边过来,最后的实验结果,累计一个电子,一个电子,最后只会出现两个亮条纹!下面我们看殿村教授发给张礼教授的实验结果图片,图一的右边,首先是a图,最早一个电子,一个电子,在下面荧光底片上成像,完全看不出什么规律来,第二个b图也就是满天星辰,但是第三个c图好像有点结构了。看最后的结果e图,完美的干涉条纹!

最后结果是典型的干涉条文,我想大家只要学过基本的中学物理,就知道这绝对是波造成的,只有波才能产生这样的干涉条文,如果电子是经典的粒子,走的是轨道,最后只能两个亮纹(对应两个缝的几何成像)。那么这个电子究竟走哪边呢?当然这个实验做了无数遍,最后我们不得不承认:这个电子实际上同时在走两边,就是同时经过两个缝,这是完全无法回避的结论!

所以,我说量子力学给了一种非定域存在,就是你看不见的一个世界的本体论的展示和解释。其实图一右边这个实验结果图给了我们很大的启示,就是非定域性怎样感知和测量:靠大数据。写《大数据》那本书的作者,他未必懂量子力学,但是他发现大数据宝贵在能发现非因果性的关联,我觉得这个作者确实足够的聪明而有智慧,他把本质的东西抓出来了。传统的定域理论,现象是轨道,因果性很明显。但是,非定域性造成因果关系是完全混乱的。而且《大数据》还提出一点,不要求每个数据结果的精确性。实际上在这里追求精确性是没有价值的。你测定它哪一个电子位置是所谓正确的?都没有唯一的确定性。所以发现非因果性关联是典型的代表现在的这个大数据时代的特点。

当然,在量子力学的历史上大家首先关注的是”不确定性”,关于”不确定性”是否是事物的本质争论非常激烈。我发现很多人还是喜欢看量子力学史,都知道这些争论。爱因斯坦认为这种不确定性不是本质的,后面肯定还有更基本的确定因果性的理论。但是,量子力学当时主流代表是玻尔和海森伯,他们认为不确定性是量子力学本质的东西。

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图二:海森伯不确定性原理和爱因斯坦指出其更深刻的意味是”非定域性”

因此,很多人认为爱因斯坦好像是站在量子力学主流观点对立面的。但是后来我偶然发现,爱因斯坦在1933年在牛津大学有一个非常重要的演讲,他在这篇演讲里说什么呢?(大意)就是如果我们如果要接受海森伯不确定性原理,就意味者我们必须永远放弃对物质描述的定域性!我觉得爱因斯坦看到了更深刻更本质的东西。虽然现在很多人,都把不确定性,随机性这些说成量子力学最主要的东西,说这个就代表量子力学,甚至什么量子跳跃,玄之又玄!但是,只有爱因斯坦在1933年居然就看透了这个事情,更深刻的本质,就是实际上量子的世界存在着非定域整体性。不确定性只是这种量子非定域整体性的表观现象罢了。所以,爱因斯坦我觉得他才是一个超越时代的真正的大师!

关于不确定原理,我不详细解释了,相当于一个量子的位置和动量不能同时精确测量,意味着量子理论中完全不会有因果性轨道解(因为在牛顿微积分中必须同时精确知道位置和速度动量,才能有轨道解),随机性因此是本质上的。

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图三,最简单的描述量子非定域性:任何可观测量都一定会组成两个以上的共轭变量,在测量中不能同时定域确定,用Englert关系更明确的说明:一个电子的量子纯态在双缝干涉实验中,其定域信息加非定域干涉信息一定要等于常数”1″,一种信息的完全确定意味着另一种信息的完全丧失(为零)

稍微介绍一下对量子非定域性究竟怎么描述?当我很兴奋地在清华高研院告诉文小刚教授的一个博士生宁上强,关于爱因斯坦提出量子非定域性的判断,人家马上问我,你在物理上怎么描述它?当时我一下语塞。为此我思考了很久,后来得到的初步结论是:对于量子的世界,可观测力学量都是共轭产生的(两个及以上),也就是至少是成对产生的,由于非对易的关系,你无法同时定域测量两个量(确定值)。当然,这么说太抽象了,后来在张礼先生的的启发下,我发现了另外一个东西,Englert关系(F.Englert,2013年和Higgs一起获得诺贝尔物理学奖)。它这个什么意思?他明确的得到一个结论,对于电子的量子存在来讲,D代表定域的信息,V代表整体性的信息,也就是干涉信息,这两个平方加起来一定等于常数1。

正好有一个故事解释一下,前几天有一个投资人张红来清华访问我,她说我看懂了你写的量子金融方面的文章,我问你物理系毕业的?她说我外文系毕业的。我脸上的表情一定很诧异@#¥%&?她马上解释说:我小时候我们家的邻居就是复旦大学的前校长谢希德(著名物理学家),她给我讲过量子力学!我马上说你用一句话描述一下,你从谢教授那里听懂的,她说:”在我们看见的世界背后原来还有一个看不见的世界。”我因此恍然大悟:原来只有非物理专业的人才会讲”人话”!(大笑)

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图四,最左边的谱是一个初学者下的,ta只理解看得见的东西。中间的水平表示已经开始明白在看的见的的”占地”和看不见的”取势”方面要找到一个平衡。最右边谱是十九岁的吴清源(执黑)挑战当时日本最强的名人本因坊秀哉,第三子就下在天元,完全没有”占地”的意味,全日本大哗,不明白吴清源”看见”了什么?吴清源看到了有这天元一子,就有了全局所有子的”关联”!真是超前的”互联网思维

下面我就用”人话”,解释一下共轭力学量是怎么回事。我想大家都懂点围棋,围棋的博弈有两个基本要素,一个是占地,一个是取势。如果刚会下围棋的人,一般只知道占地,一般都是在那个角下,两个人争死活。稍微懂一点的人,会开始布局,知道不能光”占地”,要”取势”,要抓看不见的东西,因为TA知道看不见的东西和看得见的东西一定要结合起来,结合的好才可能赢。如果这种水平(只知道看得见的占地)的人跟这种水平(同时能兼顾看得见和看不见的)的人下,肯定这种水平(指中间谱)的人赢。这就像现在有互联网思维(李善友:关联比实物更重要)的人,跟传统思维(卖产品取利润)的人竞争,一般互联网思维的人会赢。最右边谱代表最高的水平是吴清源(执黑),这个谱是面对当时日本最高的名人本因坊秀哉,当时在日本是顶级的,圣人般的人物下棋,吴清源第三手竟然下到天元(中央),完全罔顾看得见的”实地”,如果吴清源对整个棋局看不见的”大势”,没有满怀在胸的信心,他怎么敢下到这儿?当时据说下到这儿的一手棋,全日本大哗。他们没有明白,吴清源有了这天元一子,就有了全局所有子的”关联”!真是超前的”互联网思维”。

后来吴清源靠着新布局(也是一种新思维)横扫了全部日本高手,甚至有人说他是围棋界的爱因斯坦。他就是对于看得见的和看不见的的”占地”(实物)与”取势”(关联)有了一个全新的认识,这非常好的反映出定域性和非定域性的共轭关系,所以我觉得围棋里有非常高的智慧!

今天主题主要讲信用。信用在市场经济中是非常重要的,当然最早原始的市场状态都是物与物交换。为什么一定要有信用?因为有了信用这种资源我们才可能在不同的时间、地点去配置交换资产,降低交易成本。否则,你总是物物交换,这样的市场效率是极低的。所以,在市场稍微发展到高级一点的阶段,它就一定要有信用的资源,这是不言而喻的。

信用资源是怎么建立的?一派坚决的相信,信用的资源一定是看得见的中心建立的,比如政府,比如银行,比如法院,我指的”信用”是广义的,不光是货币,包括签定协议,执行。但是,实际上人类的历史,至少我得到的很多信息和知识,大部分的信用不是靠看得见的中心建立的。最早贝壳成为市场中的某种信用标的,它是政府规定的吗?金银其实最早也不是,跟520一样,靠市场本身的需要,靠民间约定俗成产生出来的。包括中国的信用,中国传统社会是一种熟人关系的社会,中国社会里面,很多信用是跟亲戚关系,家族关系连在一起的,在某个局部是很有用的。当你走投无路要借钱的时候,最能想到的是你的亲戚。

到互联网的时代,我们现在面对的机遇是要建立一个全球性的市场,所以有”一带一路”战略。但是显然中心化的信用机制,跟全球市场是有很多不适应的。哈耶克的经济学理论对我最大的启发是:他说明了人们仅仅靠所谓民族国家建立法币系统作为唯一市场交换的标的物是没有道理的。实际上这种法币系统已经好几个国家崩溃了,这样的系统对于跨境的支付成本造成了高昂成本,这个是大家心知肚明的。

实际上我们现在的银行系统,它的吸储借贷的信用建立模式,实际上全球大约有25亿人口以上,根本接受不了这样的服务,理由很简单,它成本太高了。我们到农村里,我最近特别喜欢周末骑车到北京周边风景区,稍微到一点偏远的地方,既没有ATM机,更找不到银行。不因为别的,它的那套服务系统,再往下就延伸不下去了,因为它成本太高。

同样,现在我们任何的契约,合同建立的都是法院的系统来保证这种信用。这套信用即使是美国,美国是所谓法制化国家做的比较好的,还有一个统计,也超过有40%的合同实际上不能保证它最后履行,因为惩罚违约的成本太高了。我相信如果跨国境,你绝对不敢在互联网签一个一万元以下的协议。

我们现在可不可以有创新的想法?我们这个时代虽然是互联网的时代,但是中心化的信用,这种看得见的东西处于明显太占权威的地位,就跟出租汽车市场,我们原来一定要依赖政府,一定要依赖管理中心,突然出来Uber,我们才发现看得见的阳和看不见的阴实际上是可以转换的(汤因比观点),是靠看不见的一些市场因素,给我们带来真正的价值和繁荣。因此,才有了下面介绍的必然产生的历史实验:就是发生在2008年比特币的诞生,有个自称中本聪的人在TA的一篇密码学论文中明确的说:我为什么要发明比特币?就是为了在建立信用阶段去掉(看得见的中心化)第三方,,我要建立一个全网记账的机制(blockchain区块链),靠P2P的办法,靠全网节点竞争的办法,建立一个统一的全网共识账本,解决信用建立的问题。

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图五中本聪关于比特币和区块链的初创论文,明确提出了每十分钟让全网竞争记账(挖矿)来建立一个全球统一的共识账簿,并一个一个这样的账簿链接起来形成区块链(blockchain)

实际上我们重点关注的是区块链的创新,我完全不想讨论比特币能不能成为未来货币,我的观点基本上跟郑博士的观点是一样的。但是,我认为区块链的创新是非常伟大的,因为它在人类历史上第一次做到完全去中心化的建立一种全球性的信用,这个实验未来对我们全球市场将会提供极其宝贵的资源。

我们可以展望一下区块链未来会给我们带来什么样的创新的空间?

第一、它很有希望建立一个全球低成本的去中心化的信用。当然,现在比特币的挖矿机制,我确实认为成本太高了,这个设计有它不合理的地方。现在有的二代区块链已经在创新,比如:POS,POR,但是至少去中心化建立信用这个实验,我觉得已经开启了。

第二、实际上像Uber,它未来会发展出一种互联网上的第二代价值协议。现在像以太网在做的事情,就是在上面我们可以开发智能协议,它是不需要法院去执行的,可以靠区块链上的密码,靠程序自动执行的。这样的智能协议,在区块链上执行起来成本极低。讲一个场景:如果将来物联网的车都注册在区块链上,你开着车到印度去旅行,忽然发现你的钱用光了,如果按照现在来讲,向当地人借钱,根本不可能借给你。但是,如果你在当地碰到一个IT的很有水平,他懂区块链,在区块链双方建一个智能协议,这个智能协议保证如果你在一个月以内不还钱,你在区块链登记的这个车的从属权自动转移给对方,这个在区块链上是一个很容易做到的事情。这样信用就完全可以跨国境低成本的建立,而且完全是不需要原来信任的关系下建立新的信用,这是未来在全球市场非常需要的。

第三、区块链现在也有人用她在上面建立我们个人的档案。这个个人的档案,在美国人看来,包括英国人看来,在区块链上建个人档案最大的好处是能够不牺牲个人隐私,而保证你将来的个人信用。就是你可以指定给某某人看。因为现在银行建立的信用,把个人隐私都收到它那儿去了。但是,区块链把你的个人档案,信用都建立在上面,不存放在任何第三方。甚至清华有人(顾学雍教授)提出未来在慕课学习的过程,都可以在区块链上建档案的。除非你将来想给对方展示,我把我的私钥给你,授权给全球任何一家用人单位看,你可以看可以去评估,这有希望建立一套全球统一的人才市场标准。同时,我认为就可以在全球范围内低成本建立类似中国的熟人社会的信用。有了区块链档案的保证,全球的所谓虚拟熟人社会就有可能建立,而且是跨境的。

第四、区块链可以产生人工智能,这也是我相当吃惊的看到英国的一个教授(MelanieSwan)写的一篇文章,她分析说区块链未来能够形成全球大脑。她的观点,我仔细看了,也看明白了。很简单,她的论点就是传统的互联网,TCP/IP协议能传递信息,但是并不能产生智能,因为它不能对你的信息有筛选,你传什么,它都给你传,它是保证对等传递没有问题。但是,区块链上的智能协议,类似于市场的功能,它可以筛选,可以把认为不合规的合同也好,交易也好,信息也好,淘汰过滤掉。所以,类似因为这个,Swan教授把它跟大脑比,大脑也是去中心化的,没有什么发布命令的”脑仁”,但是每个节点(神经元)互相之间的连接是有生物协议的,是可以剔除掉无用信息,或者有害信息的,就像计算机可以压缩输入信息比特的空间,去掉冗余比特,才会产生人工智能。

所以,原来的互联网,我们没人敢说:它能够产生智能,但是区块链不断的被赋予智能协议,就像阿里巴巴马云说的,天下没有难做的生意,要把它协议化了,将来就会产生一个大脑功能,会产生去中心化的智能。其实这个观点最早是在KK的《失控》里面提出来的。今天就和大家分享这些,谢谢大家!