趣味物理热话｜量子科技 改变世界

量子科技改变世界

日内瓦大型强子对撞机像把钥匙，开启了两个世界的大门，将量子世界中最微小的粒子与宇宙大爆炸之谜连接一起。

量子（Quantum）是一种物理学概念，可以描述物质，也可以描述能量。

时至今天量子力学还是存在很多谜。

量子力学影响着我们的生活，医学雷射手术都跟其有关！

现在是量子科技的天下，连全球定位系统也跟其有关。

经过多年研发实验制造，电晶体已微细至5纳米左右。

量子电脑是一种使用量子逻辑进行计算的装置。

量子力学与核能等日常科技息息相关。

磁浮列车的诞生也源于量子力学发展出的半导体科技。

漫威电影《蚁人与黄蜂女： 量子狂热》，讲述主角一家进入量子领域的冒险故事。

量子研究 助电晶体诞生

量子力学是20世纪最重要的物理理论，它颠覆牛顿力学，解释了许多以前无法说明的现象。这书是一本热门的科普书籍，作者是应庆大学教授，擅长把晦涩科学理论变成生活化话题。

上世纪20年代，欧洲举办第五届欧内斯特·索尔维物理学会议，最权威的物理学家一起讨论当年新近表述的量子理论。会议上爱因斯坦舌战群儒，说出著名金句：「上帝不会掷骰子」，反驳量子力学的主流学派。

时至今天量子力学还是存在很多谜，不过，我们关注点是将量子力学的功能「落实」。1948年，美国贝尔实验室的布莱登、巴丁和萧克莱发明电晶体，「当时是希望制造可取代真空管的固态放大器，它是透过量子力学理解电子在固体内部与表面的行为时，所获得的有用成果。电晶体的发明使人们可以做出大型积体电路，使电脑变得如此普及。可说是改变世界的大发明。」随着电晶体的突破发明，很快推出电脑。电晶体越做越细，以及加快了处理速度，这是所谓「摩尔定律」，经过多年研发实验制造，电晶体已微细至5纳米左右。

促进科技 智能手机普及

「上帝不会掷骰子」和「摩尔定律」关系是甚么？爱因斯坦是物理古典学派，信奉牛顿式思维：宇宙一切事物皆有迹可寻，所有事物通过实验、测量得数据，便可找到规律，从而进行预测和计划，这是推动工业革命的基本根据。然而，量子力学现象出现，世界变了，改变甚么？1946年，宾夕法尼亚州大学的电脑ENIAC占地1500平方尺、重30吨，但相比于现在智能手机，有如来自两个星球的差别，这就是量子力学的魅力所在。

量子力学还有「不确定性」、「光粒二象性」等等有趣的现象，本书除了做科学示范外，更描述多位科学家不同的见解，以及他们的生活故事。作者更透露一则鲜为外人所知之事，二次世界大战时，日本陆军航空本部亦已进行核子分裂的研究，计划制造原子弹，不过日本没有足够的铀-235可用，主持这个项目是留学英国、丹麦的仁科芳雄博士，他与传奇的「原子之父」奥本海默都有一点相似，成功与否都不想制造杀人武器。奥本海默也是留学生，主攻量子力学。

量子电脑 成为热门话题

2016年，加拿大新任总理杜鲁多以文科生背景，在一次公开场合，与大家谈天说地，但这位帅哥总理竟然提出量子力学这个话题，他说︰「普通电脑运作，仅视乎是否有电流通过电线，要么是0、要么是1，是二进制系统。量子现象则更复杂，因为我们知道量子可同时是波也是粒子。量子状态不确定的特性，可让我们将更多资讯在更小型的电脑内编成代码。」

杜鲁多真的理解量子力学？答案很可能同样存在不确定性，即是「是波也是粒子」。量子电脑原来是加拿大强项，全球率先于2014年制造出量子电脑D-Wave就是来自该国。可喜的是我们已经追上来，量子电脑技术领先，现在大家还不快来学习！
文：王文宇 图：星岛图片库、摘自《图解量子力学》

《图解量子力学》

作者︰椎木一夫
译者︰朱丽真
出版︰商周出版
售价︰$83

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