2013 八月號

第九十四期電子報  出刊日期:1020809   

 


 

量子在你心 

 

 

 

 

量子力學完美地解釋了在各種尺度(從微觀到天文)之下物質的行為,在所有物質科學中,是最成功的理論,但也是最詭異的理論。

 

在量子領域裡,粒子似乎可以同時出現在兩個地方、訊息傳遞速度可以比光速快,而貓可以同時既是死的又是活的!物理學家已經對這些量子世界中弔詭的事情困惑了90年,但他們現在還是一籌莫展。當演化論和宇宙論已經成為一般知識時,量子理論仍然讓人(甚至許多物理學家)認為是奇特的異常事物;儘管在設計電子產品時,它是很棒的操作手冊,此外就沒什麼用處了。由於人們對於量子理論的意義有著深度混淆,便繼續加深一種印象:量子理論想急切傳達的(關於自然的)深奧道理,與日常生活無關,而且因為過於怪異,以至於一點也不重要。

 

在2001年,有個研究團隊開始發展一種模型,或許可以去除量子物理的弔詭之處,至少也會讓這些弔詭不那麼令人不安。這個模型稱為量子貝氏主義(Quantum Bayesianism, QBism),它重新思考波函數(這個位居量子弔詭核心的事物)的意義。

 

在正統量子理論中,一個物體(例如電子)可用波函數來表示,也就是說波函數是一種用來描述物體性質的數學式子。如果你想預測電子的行為,只需推導出它的波函數如何隨時間而變,計算的結果可以給你電子具有某種性質(例如電子位於某處)的機率。但是如果物理學家進一步假設波函數是真實的事物,麻煩就來了。

 

量子貝氏主義結合了量子理論與機率理論,認為波函數不是客觀實在的事物;反之,它主張把波函數當做使用手冊,是觀察者對於周遭(量子)世界做出適當判斷的數學工具。明確一點講,觀察者了解一件事:自己的行為與抉擇會無可避免地以無法預測的方式影響被觀測系統,因此用波函數來指明自己判斷量子系統具有某種特定性質的機率大小。另一個觀察者也用波函數來描述他所看到的世界,對於同一量子系統而言,可能會得到完全不同的結論。觀察者的人數有多少,一個系統(一個事件)可能擁有不同的波函數就有多少。在觀察者相互溝通、並且修正了各自的波函數以涵蓋新得到的知識之後,一個有條理的世界觀就浮現了。

 

最近才轉而接受量子貝氏主義的美國康乃爾大學理論物理學家摩明(N. David Mermin)這麼說:「在此觀點之下,波函數或許是『我們所發現最有威力的抽象概念』。」

 

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2013年第137期7月號】

 

撰文/馮貝爾(Hans Christian von Baeyer)

翻譯/高涌泉


 


 

 

 

物理奧林匹亞 台灣奪3金2銀

 

台灣代表隊赴丹麥哥本哈根參加物理奧林匹亞競賽,
奪下三金二銀,其中張文于(左一)總分排名世界第五,
是今年台灣代表隊最佳成績。圖片提供/教育部

【聯合晚報╱記者嚴文廷╱台北報導】

國際物理奧林匹亞競賽今年在丹麥哥本哈根舉辦,清晨傳回捷報,台灣學生總計奪得3金2銀,中國大陸與韓國都奪下五金,俄羅斯與新加坡四金,台灣團體成績至少是排名第五名,但不如過去三年連奪五金的成績。

台灣過去參與物理奧林匹亞競賽成績都相當出色,尤其在2010年至2012年的三年間,五位代表團成員全數奪金,國際名次也都在世界前三名。今年成績稍微下降,但依舊奪下三金二銀的成績,與美國、伊朗泰國一樣獲得三金成績。

代表團成員中,以今年自雲林私立正心高中畢業的張文于成績最出色,總分排名是世界第五名。張文于的媽媽林一琳今天受訪時表示,昨天深夜一直在物理奧林匹亞網站上收看直播,直到兒子拿下金牌,才鬆一口氣。她說,過程很緊張,很擔心兒子的心血白費,幸好最後成績相當不錯,努力有了最好的回報。

林一琳表示,張文于本來也有機會成為化學奧林匹亞選手,但同時又錄取物理奧林匹亞,考量時間有所衝突,因此才放棄化學奧林匹亞選手資格,專心準備物理奧林匹亞。她還說,雖張文于可以利用物理奧林匹亞保送台大物理系,但張文于較喜歡念電機,因此最後靠著申請入學錄取電機系。

教育部表示,奪下奧林匹亞競賽金牌可以拿到20萬元獎金、銀牌也有10萬元獎金,並可保送大學,代表團預計7月19日返國。

 

 


 


 

學科中心近期研習活動

 

 主  題:2013中華民國物理教育聯合會議
 日  期:102.8.22(四) 10:00~24(六) 16:00
 地  點:中國文化大學
 師  資:李定國 所長等專家學者    
      中央研究院物理研究所


 參加對象:大、中、小學對物理教育及演示教學有興趣的學者專家、教師及學生 
 活動網站:http://www2.pccu.edu.tw/Lab/Statphys/index.html

 主  題:第二屆數位化科學實驗演示中區教師成長研習
 日  期:102.9.12(四) 13:30~17:30
 地  點:國立臺中一中
 講座師資:林泰生教授、學科中心種子教師、 
 參加對象:中、小學對數位化科學實驗演示有興趣的教師

 主  題:物理學史研習會
 日  期:2013年9月28日(星期六)08:30~17:30
 地  點:臺北市士林區外雙溪東吳大學第一教學研究大樓 源流講堂(R 0601)
 講座師資:北京清華大學物理學系退休教授郭奕玲、沈慧君
      河北大學宋史研究中心、科學技術史研究所教授厚宇德及國內學者
 參加對象:大、中、小學對物理學史有興趣的學者專家、教師及學生

 

 

 


科學活動及演講

 

 主  題:2013科學實驗論文寫作教師工作坊 
 報名日期:報名自即日起,9月5日為止
 上課日期:本活動全程分為三堂課依序進行 
      第一堂課: 9月12日13:00-17:00
      第二堂課與第三堂課:10月中旬 
 參加對象:全國高中職自然科教師 
 預計參加人數: 
      第一堂課:分數學、生物、地科、化學、物理5科,每科20人,5科共計100人為上限。 
      第二堂課與第三堂課:5人/科,5科共計25人為上限。 
 研習地點:國立台灣大學 
 活動網站:http://case.ntu.edu.tw/blog/?p=13695

 

 主  題:科學好好玩-科學中心暑期科學秀〈科學魔術秀、趣味科學秀〉
 日  期:趣味科學秀:102.8. 4、17、18、25、31,每日10:30、14:30各一場次
 地  點:國立自然科學博物館科學中心地下樓演講廳
 參加對象:青少年學生及一般民眾

 活動網站:http://emuseap.nmns.edu.tw/nmns_cal/Appendix/7434/20130628093318.pdf

 

 

 

 

 

 

 

物理學科中心網址: http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/index.html
聯絡電話:(04)22226081轉811          聯絡信箱:physics@tcfsh.tc.edu.tw
聯絡人:  蔡沛霖