告別低能 - 淺談高能粒子物理

「高能粒子物理」是物理學裡面一個很重要而又有趣的課題。如果說量子力學是有關微觀粒子的物理學,那麼高能粒子物理就是基本粒子的物理學。基本粒子當然也是微觀粒子,微觀粒子卻不一定是基本粒子。原來,所謂的微觀粒子只要足夠小就可以了,但是基本粒子除了要小之外,還要是不能夠再進一步分割的,是物質的最基本組成單位。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 08/19/2019 - 09:52
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

超導體與宏觀量子效應

張老師在大學讀物理時做過一個超導體懸浮實驗:把磁石放在一塊超導體上面,再倒入液態氮。過了一會之後,那塊磁石竟然浮起來了!這個現象叫做邁斯納效應,1933年由德國物理學家邁斯納及奧克林菲爾德發現。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 08/12/2019 - 07:56
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

量子加密與三體人的智子 - 鬼魅般的量子纏結

上次提到,量子電腦是利用量子力學的原理來進行運算的。由於微觀粒子可以同時存在多種量子態的疊加,所以量子電腦比傳統電腦有更高的容量與運算能力。

不過有利必有弊。量子電腦可以輕易破解目前在網上交易常用的RSA加密技術,因此必須尋找替代方案。其中一種替代方案稱為量子加密技術,它也是基於量子力學原理,而且理論上不會被破解。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 08/05/2019 - 08:23
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

神奇的量子電腦

上回講到,「量子穿隧效應」是所有半導體的基礎,而半導體是現今所有電子科技的基礎。今次要講量子力學的另外一個應用,這個應用也是跟電腦有關,不過不是傳統的電腦,而是更厲害的量子電腦 (quantum computer)。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 07/29/2019 - 11:12
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

如何科學地穿牆透壁 - 不可思議的量子穿隧效應

很多年前有一個魔術,你可能也聽過,就是著名魔術師大衛高柏飛 (David Copperfield) 於1986年表演的「穿越長城」的魔術。在這個魔術裡面,大衛高柏飛從長城的一側消失,過了一會,竟然在長城的另外一邊出現,就好像他穿過了長城一樣。由於長城在中國人心目中的重要性,這個魔術當年引起了全國廣泛的關注。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 07/22/2019 - 10:51
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

平行宇宙裡有另外一個我嗎?

「平行宇宙」是科幻故事裡面很常見的主題。通常的說法是這樣的:我們所身處的宇宙並不是唯一一個宇宙。除了我們的宇宙之外,還有很多個相似的宇宙平行地存在著。其中一些宇宙裡面,可能還有另外一個你,但是你在那個宇宙中的遭遇,又跟這個宇宙中的你不盡相同。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 07/15/2019 - 09:51
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

貓是死的還是活的?量子力學中的著名虐貓案件

量子力學裡面有一宗著名的虐貓案件:一隻可憐的貓被人放到密封的箱子裡,箱內有一個裝置,有一半機會會放出毒氣。如果毒氣被放出來,貓就會被毒死,否則就能生存。科學家想知道的是,究竟這隻貓是生還是死呢?

不用擔心!雖然讀物理的人很瘋狂,但上述的只不過是一個思想實驗,後世稱為「薛定諤的貓」實驗。不過問題又來了,物理學家為什麼要進行這樣一個思想實驗呢?

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 07/08/2019 - 09:48
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

主宰微觀世界的物理定律 - 薛定諤方程

根據量子力學,微觀世界的物理法則跟宏觀世界不一樣,有很多難以置信而又千真萬確的奇怪現象。到目前為止,張老師已經講過兩個現象,一個是波粒二象性,一個是測不準原理。但是,要透過科學來理解世界,單單知道表面現象是不夠的,科學家還需要追尋現象背後的原理。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 07/01/2019 - 10:40
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

魚與熊掌不可得兼 - 微觀世界中的測不準原理

「測不準原理」跟上回講的「波粒二象性」是量子力學的一體兩面。 「測不準原理」講的就是魚與熊掌的關係:你不能夠同時間準確地測量微觀粒子的位置與速度。如果你準確知道粒子的位置,你對它的速度就一無所知。相反,如果你準確知道粒子的速度,你對它的位置也會一無所知。又或者,位置與速度,你各自都知道一點,但是兩個都測不準。測不準並不是因為量度工具不精確,也不是量度的技巧有問題,而是微觀世界的物理法則使然。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 06/24/2019 - 13:12
專輯: 科學在身邊|宇宙專題

懷疑人生!令科學家抓狂的波粒二象性

上回講到,微觀世界中物質的本質,跟我們習慣的不一樣。這句說話是什麼意思呢?

量子力學裡面有一個很重要的概念,叫做「波粒二象性」。在日常觀念中,波和粒子是截然不同的。以一個網球為例,網球是球體,我們可以把它當成為粒子。把網球丟進水裡會產生漣漪,這個漣漪就是波。正常人是不會把波和粒子混淆的。

作者: 張浩然博士
日期: Mon, 06/17/2019 - 11:17
專輯: 科學在身邊|宇宙專題