量子力學(10 point)

量子力學

量子力學是二十世紀物理學兩大革命之一。一般人較常聽到屬於另一大革命的相對論，知道它是愛因斯坦發展出來的，也大約知道它改變了人們對時間與空間的觀念。但對量子力學則較少聽聞。事實上，量子力學在知識上的革命性與對科學的影響程度，決不在相對論之下。

量子力學的重要性

1905年，初出茅蘆的愛因斯坦發表了四篇論文，分屬三個不同領域：「布朗運動」、「相對論」及「光電效應」。愛因斯坦在給好友貝索（Besso）信中，提到關於「光電效應」那篇，說它是非常革命性的；相比之下，在愛因斯坦的心目中，「相對論」並沒有那麼大的革命性。愛因斯坦在「光電效應」的論文中，提到了「光量子」的假設，這正屬於量子力學的範圍。就對這兩大革命都有重大貢獻的愛因斯坦來說，量子力學的革命性還要超過相對論。

量子力學是關於原子、分子或更微小範圍的物理理論。由於世間萬物，除了輻射線外，都由原子或分子組成，因此要真正了解外在世界的性質，量子力學便不可或缺。這還不僅純知識上需要它，許多工業技術，特別是高科技產業，都需要用上量子力學的知識，例如通訊器材、電子元件、雷射材料、應用於遺傳工程的分子生物學等等，都離不開量子力學的影響。甚至家庭消費產品，諸如光碟（compact disk，簡稱CD）、雷射印表機等等，其原理也非援引量子力學的理論不可。

自十七世紀牛頓力學建立以來，由於它在科學上的空前成功，不僅解釋或預測了上自天體星球自轉，下至蘋果落地及各種物體的動靜現象，而且還在工程、產業方面成為基本的學理，有力地促進工業革命，改善人類的物質生活。牛頓力學這樣鉅大地對人類物質文明的影響使它成為知識的典範、科學的準則，並且促成了社會科學的形成與發展，啟迪哲學思辨的內容與方向。牛頓力學不僅促進物質文明的空前進步，也深刻地影響人類精神文明的面貌，影響人類歷史的推演。這樣一套威力十足的理論卻無法解釋微觀世界（如原子、分子等）的現象，而終為量子力學所取代。不難想像，量子力學取代了牛頓力學對物質世界的解釋，也必會改變人們對精神世界的認識。

兩百多年來，牛頓力學王國在核心的物理理論上已讓位予量子力學，它在兩百多年中於人類文明各個層面所構築的殿堂，也將面臨崩解的命運。對於歷史性重大革命的理解，便不應僅屬於科學家（甚或物理學家）的專利，它應屬於所有關心人類文明，所有受高等教育者的通識。對量子力學的基本原理及對社會、對人類文明的影響，應當成為通識教育的重要成分之一。
量子力學資訊整理
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量子力學不僅是理論 物理學的論說，亦可以是科學哲學所研究的範疇，甚至影響了我們日常生活中的一些基本假定。大約而言，量子力學是由蒲朗克（Plauck）首 先提出的。而之後德布洛意（Louisde Broglie）、薛丁格（Erwin Schrodinger）、波耳（Nieli Bohr）和海森堡（Heisenberg）等著名的科 學家亦在蒲朗克所建立的基礎上充實並豐富了量子力學的內容。儘管有些人會批評不用數學來瞭解量子力學是事倍功半的，但我們仍可嘗試在 不用數理的情況下來明白量子力學的內容和影響。 基本上，量子力學提出了三個革命性的概念。這些概念，是包括愛因斯坦在內的許多人所無法瞭解或接受的。量子力學的第一個基本原理是波 粒二重性。亦即是說，在微觀世界裡，很多東西具有波動（wave）和粒子（particle）兩重的特性。例如在量子力學裡，光和電子是可以波動 說明，又可以粒子的狀態來描述的。這一觀念完全推翻了在古典物理學裡將波動和粒子區分得清清楚楚的情況。量子力學的第二個要義，是說 所有的物理事實都只具有或然性，而沒有必然性。與古典物理學認為事件有確實性和可決定性相反，量子力學告訴我們在某一位置觀察事物時 ，所得到的只能是或然率的數據。海森堡提出的測不準原理（uncertainty principle）是由量子力學引導出來的。其內容是說在測量粒子的 位置昤時會有不確定性出現。也就是說，我們不能同時確切地知道粒子的確定位置和確定速度。若我們測量到粒子的位置越準確，則所知的速 度越不準確，反之亦然。波粒二重性、或然性和不確定性是量子力學所導出的三個重要概念，它們推翻了人們對物理學上一些假定的認知。關 於量子力學的爭議是從未停止過的，不少的思想實驗和哲學問題都是在圍繞量子力學而討論。我們甚至可以說，量子力學對我們的影響是還未 見底，不少科學家仍是在利用量子力學來進一步研究宇宙的。

量子力學不僅是理論 物理學的論說，亦可以是科學哲學所研究的範疇，甚至影響了我們日常生活中的一些基本假定。大約而言，量子力學是由蒲朗克（Plauck）首 先提出的。而之後德布洛意（Louisde Broglie）、薛丁格（Erwin Schrodinger）、波耳（Nieli Bohr）和海森堡（Heisenberg）等著名的科 學家亦在蒲朗克所建立的基礎上充實並豐富了量子力學的內容。儘管有些人會批評不用數學來瞭解量子力學是事倍功半的，但我們仍可嘗試在 不用數理的情況下來明白量子力學的內容和影響。 基本上，量子力學提出了三個革命性的概念。這些概念，是包括愛因斯坦在內的許多人所無法瞭解或接受的。量子力學的第一個基本原理是波 粒二重性。亦即是說，在微觀世界裡，很多東西具有波動（wave）和粒子（particle）兩重的特性。例如在量子力學裡，光和電子是可以波動 說明，又可以粒子的狀態來描述的。這一觀念完全推翻了在古典物理學裡將波動和粒子區分得清清楚楚的情況。量子力學的第二個要義，是說 所有的物理事實都只具有或然性，而沒有必然性。與古典物理學認為事件有確實性和可決定性相反，量子力學告訴我們在某一位置觀察事物時 ，所得到的只能是或然率的數據。海森堡提出的測不準原理（uncertainty principle）是由量子力學引導出來的。其內容是說在測量粒子的 位置昤時會有不確定性出現。也就是說，我們不能同時確切地知道粒子的確定位置和確定速度。若我們測量到粒子的位置越準確，則所知的速 度越不準確，反之亦然。波粒二重性、或然性和不確定性是量子力學所導出的三個重要概念，它們推翻了人們對物理學上一些假定的認知。關 於量子力學的爭議是從未停止過的，不少的思想實驗和哲學問題都是在圍繞量子力學而討論。我們甚至可以說，量子力學對我們的影響是還未 見底，不少科學家仍是在利用量子力學來進一步研究宇宙的。