【黃秉華】從科普入門了解量子力學

2018-04-17


量子力學是深奧的物理學,在進入創科主導的新時代,這門課已等不及在大學課堂上講授,小孩子都可以循着科普圖書的引導下,一窺量子力學的堂奧。

物理學不單止研究浩瀚無邊的宇宙,我們身邊的微觀世界同樣重要。希臘時代已經有原子的概念,原子是最小的物質,世界是由原子構成。現代科學研究所得,證明原子的確存在,它的尺寸非常小,只有一米的一百億分之一。不過,原子也不是最基本的物質,量子學說終於在上世紀初出現,量子被認為才是最小的、不可再分割的能量單位。

關於這段漫長的科學發展史,尤其涉及相關的理論,按正式的物理學課程去教,相信要花好長時間,更難以跟小學生溝通,於是淺易而有趣的科普書就擔當了散播種子的重任。我到深圳逛書城,發現一本熱賣的科普書《給孩子講量子力學》(香港已有繁體版),作者是中山大學天文與空間科學研究院院長李淼,這位天文學家巧妙地講述從牛頓到愛因斯坦的小故事,交代一個「量子力學簡史」,其手法有如用趣味歷史教物理學,用的還是小孩子聽得懂的語言,以及輔以看得有趣的漫畫說明。

李淼在前言說,幾年前facebook創辦人朱克伯格到清華大學經濟管理學院演講時,談到學習量子力學對他思維方式產生巨大幫助,於是清華大學經濟管理學院院長即場表示,要把量子力學列入他們學院的正式課程。大家可注意到的,讀經濟管理的學生,也必須懂一點物理學,尤其是認真了解量子被發現之後,過去與將來,如何影響我們的經濟科技發展。

我的新書《STEM for Parents 你懂的!》也把量子力學視為向家長介紹的一個重點,因這個課題太震撼了。據加拿大電腦公司D-Wave指出,他們利用量子力學研製的電腦,比起我們現時用的電腦,快一億倍!量子電腦的超快計算速度未來可應用在金融交易,以求贏取市場先機,另一方面,也可以製造出超微細的納米電腦(體積如病毒一般大小的微縮電腦),植入細胞之內,用以消滅癌細胞進行醫治。

與此同時,量子的微觀世界並不滿足於牛頓的力學規律,它動搖了牛頓「認為宇宙一切運動皆有迹可尋,所有事物通過實驗、測量得到數據,便可以找到規律」的學說,量子最大特色的「不確定性」勢必影響這個時代思想。事實上,世界上已出現許多不確定性,「黑天鵝」不斷飛出來,打破很多過往被認為權威的理論和預期。一個量子力學主宰的世界,到底是甚麼樣的?讓我們從科普入門開始這個探索旅程吧。

星島日報授權轉載

作者:黃秉華

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