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商品資料 作者: 出版社:台灣科學人股份有限公司 出版日期:2023/05/01 ISBN/ISSN: 語言:繁體/中文 裝訂方式:平裝 頁數: 原價:280 ------------------------------------------------------------------------ 內容簡介 科學的發現——看見物性,也看見人性 文 / 孫維新 諾貝爾獎是頂人人豔羨的桂冠,要能戴上,瞬間人生就會產生巨大轉折, 走到哪裡人人奉若上賓,學校裡還會有個專屬停車位。 正因如此,在某些案例中,爭搶桂冠的過程不見理性,只見人性。 由此可證,不只物性有糾纏,人性也有。 聽過一個流傳在歐洲物理界的笑話,是這麼說的:當你提出了一個新的理論,大家都還無法理解時,你的反對者會說:「這個理論簡直是胡說八道!」(Its total nonsense!)當你這個理論逐漸為人了解並接受,你的反對者會說:「這是個有趣的理論,但有點變態!」(Its interesting, but kind of pervert.) 當你這個理論被廣大學界肯定時,你的反對者會說:「這個理論基本正確,但沒有什麼重要性!」(Its basically correct, but not important.) 當你這個理論建立了世界級的地位,諾貝爾獎已在眼前時,你的反對者會說:「我早就提出過這個想法了!」(I said that long time ago!) 這個笑話指出了科學界的文人相輕,也貼切地描述了一個新創理論在初生成形的時候,所會面臨的無情挑戰。20世紀初量子力學誕生時,也曾經面臨過類似困境,當時連學界最大咖都站出來質疑它的基本概念,愛因斯坦說:「上帝不會和你擲骰子!」支持量子力學的人小聲說:「是的,上帝不會,但魔鬼會!」 即使到了今天,量子世界中「疊加」和「纏結」這兩項關鍵理論仍然在挑戰著我們生活中早已習慣的日常規律。一個粒子可以同時存在於不同的量子態,直到它被測量時。兩個系出同源的粒子,無論已經分開多遠,當一個粒子經由測量決定了它的量子態,另一個粒子也會即時決定它自己的量子態,這個跨越久遠時空的瞬間超距影響,不是我們多年培養出來的生活直覺可以馬上理解的。即使在 20世紀中葉的 50年代,量子力學已經奠定基礎,物理學界仍然普遍認為這是「無用之論」,到了 21世紀的最近 10年,量子科技的應用突然爆發,這個領域才成了大國科研的新方向,讓我們又一次體會到了莊子的觀念:無用之用,是為大用! 這一期《科學人》雜誌的封面故事〈時空久遠,仍有糾纏 ——你不知道的吳健雄〉,談的是我們非常尊敬的吳健雄女士。她在 20世紀 50年代,就已經在「電子-正子湮滅」的過程中,在反向奔離的兩個光子偏振態上,觀察到了「纏結」的現象,但當時量子力學不受重視,吳女士又是位女性科學家,因為這種種原因,吳女士就沒有大張旗鼓宣揚這個成果。(entanglement直譯是「糾纏」,但這兩個字常用在人際相處上,因此《科學人》在文章中使用「纏結」這個較有物理意涵的翻譯;然而封面故事談的不只是科學,還有人間故事,所以封面的標題仍用「糾纏」。) 《科學人》 3月號封面走的是銀色反光的時尚雜誌風, 4月號封面使用了夜光塗料,拿到暗處就看得到低軌道衛星的夜空軌跡,這兩期的封面都引起了廣泛的關注和興趣,長期協助《科學人》進行電台宣傳的媒體朋友,稱讚之餘也給了溫和的挑戰:「看你們能玩到什麼時候?」這期的封面,編輯部再次出擊,使用 AI繪製帶入當代感,創造了吳健雄女士的「疊加態」!使用吳女士少女和中年兩個階段的形象,印出同一期雜誌的兩個不同封面!讀者不到拆開封套展開您自己的「測量」,不會知道封套之內是哪一個版本! 時空久遠,仍有糾纏——你所不知道的吳健雄 除了舉世聞名的宇稱不守恆, 吳健雄在1949年的實驗中首先記錄到纏結光子, 是2022年諾貝爾物理獎之外一個少為人知的成就。 撰文/佛朗克 翻譯/高涌泉 1949年11月在美國哥倫比亞大學,吳健雄和博士班學生沙克諾夫( Iring Shaknov)下樓走到該校普賓大樓底下的實驗室。為了進行一項新實驗,他們需要反物質,所以利用一部稱為迴旋加速器( cyclotron)的機器來製造反粒子。這部加速器使用的磁鐵有好幾公噸重、體積很大,根據校園傳聞,學校行政人員在十年前不得不在外牆上轟出一個洞,並召募足球隊員把巨大鐵塊搬進建築內。 迴旋加速器所產生的磁場能夠把粒子加速到極高速度。在地下室實驗室裡,吳健雄與沙克諾夫用這部加速器讓氘( D)核撞擊一片銅,來產生一種不穩定的同位素銅 64,它可以做為正子(電子的反粒子)源。當一個正子與一個電子相撞,會湮滅而產生兩個光子,朝相反方向飛離。在更早先幾年,物理學家惠勒(John Wheeler)預測當物質撞到反物質,所產生的一對光子會有垂直的偏振態。吳健雄和沙克諾夫就是在尋找證據,以確認惠勒所謂的「電子正子對理論」(pair theory)。 他們並不是最早進行這類實驗的團隊。更早的一組實驗團隊有很大的「誤差範圍」(margin of error),所以結果不夠可靠。另一組團隊得到的結果偏低,不符惠勒的預測。而吳健雄是以實驗非常精準和高明設計聞名,在此之前一年,她證實了費米( Enrico Fermi)的β衰變理論,這是別人付出十年的心力還無法成功的。 吳健雄與沙克諾夫把銅同位素裝進一個八毫米的小空腔內,等待電子與正子在裝置內相撞,然後使用兩個「光電倍增管」(photomultiplier)、蒽晶體( anthracene crystal,「蒽」音同「恩」)以及閃爍計數器( scintillation counter)做為γ射線探測器,在實驗的最遠端追蹤正子與電子彼此湮滅所產生的輻射。 最終他們收集了比前人多很多的數據,獲得的結果令人吃驚:證據顯示,來自電子與正子對撞而產生的一對光子,兩者的偏振會一直維持相互垂直,這種情形意味著光子之間即使相隔一段距離,仍有某種關聯。吳健雄與沙克諾夫的實驗證實了惠勒的電子正子對理論,他們把此結果發表於 1950年元旦出版的《物理評論》,文章只有一頁長。後來,人們把這項實驗看成是,為某種怪異現象提供了證據的第一項實驗 ──纏結的粒子永遠有完美關聯,無論它們相隔多遠。纏結極為怪異,以致於愛因斯坦認為它顯示了量子物理出錯之處。 諾貝爾獎委員會把 2022年的物理獎頒給了柯羅瑟(John Clauser)、艾斯培( Alain Aspect)與柴林格(Anton Zeilinger),以褒揚他們對於纏結現象的實驗工作。這三位物理學家分別藉由改進前人的實驗設計,為纏結現象提供了越來越令人信服的證據。他們排除了一個又一個關於這種現象的另類解釋,直到最後,只剩下纏結成為唯一屹立不搖的結論。儘管吳健雄於 1949年的實驗並不是設計來排除競爭性解釋,但歷史學家都同意這是首先記錄纏結光子的實驗,然而 2022年諾貝爾物理獎公佈之時,卻沒有提及於 1997年過世的吳健雄。這可不是第一次她遭受忽視.....

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