Sam Tsai 蔡坤憲

《 潛藏的宇宙：量子世界與時空的湧現 》 （2023年11月初版，大石文化出版） 「比科幻更令人驚奇的，往往是科學本身。」這句話完美詮釋了蕭恩·卡羅爾教授這本《 潛藏的宇宙：量子世界與時空的湧現 》帶給我的智性震撼。接下這本書的翻譯工作，不僅是一場知識的探險，更是一次徹底顛覆我既有認知的「典範轉移」之旅。 卡羅爾教授曾任教於加州理工學院，現為聖菲研究所外聘教授，是當代最具影響力的科普作家之一。他在量子物理與科學哲學領域著作等身，其2016年作品《 詩性宇宙 》在台灣出版後便廣受好評，成為科普愛好者必讀的經典之作。 《潛藏的宇宙》全書分為三大篇章，建構出一幅令人嘆為觀止的量子世界圖景。首部曲從「上帝是否在擲骰子？」這個愛因斯坦與波耳的世紀之辯切入，帶領讀者重新審視量子力學那些「鬼魅般」的基本原理。回憶大學初學量子力學時，那種顛覆古典物理認知的震撼感至今記憶猶新。當時老師諄諄教誨：面對這門「新物理」，必須先「全盤接受」其離經叛道的本質，而非試圖用古典思維強加解釋。我就是憑著這個「心法」，學會從薛丁格方程求解波函數，理解虛數構成的機率振幅如何平方為現實世界裡的機率大小。漸漸地，我接受了機率就是這個世界的本質，也認同哥本哈根學派所提出的「上帝是在擲骰子」的主張，卻始終不解為何愛因斯坦對此深惡痛絕，更困惑像費曼這樣的奇才也會坦言「無人真正理解量子力學」。 當本書把我熟悉的學習方式稱為「閉嘴計算」典範，把我所學會的內容歸為「教科書量子力學」時，初讀時那份錯愕與抗拒，逐漸轉化為會心一笑的領悟。這促使我跳脫既有框架，以全新視角重新審視量子力學的本質。相信每位曾修習量子物理的讀者，都能在這場「溫故知新」的思維之旅中找到獨特的樂趣。 第二篇章宛如科幻小說般引人入勝，卡羅爾教授深入探討艾弗雷特提出的「多世界詮釋」。這個又稱為「簡樸量子力學」的理論，以近乎禪學「斷捨離」的方式，剝除所有測量假設，直指量子力學最純粹的本質：若我們僅保留薛丁格方程和波函數這兩大基石，世界將會呈現何種面貌？答案令人震撼——每一次測量都不會造成波函數崩陷，而是導致宇宙分裂出無數平行分支！換言之，只要我們勇於正視量子糾纏與退相干等現象的本質，「多個世界」（波函數分支）的出現將是邏輯必然，而非科幻情節。這部分論述精妙絕倫，我誠摯邀請讀者跟隨作者抽絲剝繭，細細品味這個「比科幻更科幻」的科學推演過程，並思考由此衍生的深刻哲...

由於我的職業是「老師」，所以，很幸運地，身邊一直有許多年輕人圍繞著。 不論是 教物理 或是 教劍道 ，為了提升學生的學習興趣，或是為了能有淺顯易懂的比喻，「愛情」、「戀愛」與「婚姻」等，一直是我的首選教具。 心裏很感恩身旁這群和我「談情說愛」的年輕人，讓我到了這把年紀，還能不忘「愛情」為何物！ * 今天在午餐時，看到電視裡的韓劇，正上演著一段「經典」的「戀愛畫面」：氫氣球、棒棒糖、遊樂場、在大然中奔跑、男女主角甜蜜地對視等。 望向這幾日，在學校假期中，陪著我辛苦趕稿的夫人，心中雖懷著歉意但卻開玩笑說：看著別人「戀愛」，感覺好好哦！我們也應該來「戀愛」一下！ 午餐後，走回書桌前，忽然對最近圍繞在我身旁的「戀愛問題」，有了新想法： 一般，我們會把「戀愛」與「婚姻」做成「時序」上的安排： 戀愛 è 婚姻 這樣的想法，我稱為「演化論」的觀點，容易產生幾個問題： 一、戀愛歸戀愛，婚姻歸婚姻，是兩碼子事，所以，常常會產生「結了婚，他就變了」的感慨。 二、有一些「進度」較快的戀人，在婚姻之前，戀情就「冷卻」了，所以在結婚前就分手了。至於進度比較慢的人，則是在結婚之後的一段時日，以離婚收場。 除了也許需要打官司（子女、財產）之外，分手和離婚有什麼差別呢？ 三、就算不分手、不離婚，兩個人成了「生活的伴侶」，我刻意不用「生命的伴侶」，想強調的是一種或許是因為責任、義務，或許是因為「習慣」，而綁在一起的「無趣」的「過日子」的狀態。這應該也不怎麼吸引人吧？ 應該還有許多我現在一時沒想到的議題，再請大家補充。 ＊ 回到我剛剛的玩笑話：邀請太太來「戀愛」一下。 霍金曾把量子力學應用到宇宙學裡，而發展出「量子宇宙論」。 我東施效顰，想來發展一下「量子愛情論」： 戀愛   ✜ 婚姻 如果你知道量子物理中的「 波粒二重性 」，那道理就簡單了：（語出維基百科） 在量子力學裏，微觀粒子有時會顯示出波動性（這時粒子性較不顯著），有時又會顯示出粒子性（這時波動性較不顯著），在不同條件下分別表現出波動或粒子的性質。這種量子行為稱為波粒二象性（英語：wave-particle duality），是微觀粒子的基本屬性之一。 簡單講，就是換個角度，把「戀愛...

今天有機會，讓我對中學課本裡的「 貝他衰變 」又多了一番認識： 我心中曾有過一個疑問：由貝他衰變所放射出來的「電子」， 雖然物理構造完全相同，但它卻不是原子軌域上的電子？ 在中學課堂裡，我們一般只有教類似下方的一張圖： 貝他衰變（beta decay，即 β衰變）是放射性原子核放射出「電子」（β粒子）和「微中子」而轉變為另一種核的過程，屬於弱交互作用。 考試的重點之一是： （負）貝他衰變 的規律之後， 新核的質量數不變，電荷數增加 1， 原子序數增加 1 。 對有興趣的學生，或是知道「正子」的學生，也許會多介紹： 放出正電子的稱為「正貝他衰變」，放出電子的稱為「負貝他衰變」。 ＊ 透過粒子物理的「標準模型」，我理解到，當把質子、中子「拆解」成三個夸克，再知道夸克之間的「味變機制」時，便可以跟「貝他衰變」連上關係。 我知道這樣理解還很粗糙： 夸克有六種，這些種類被稱為「 味 」，它們是上、下、魅、奇、底及頂。 從中學生所能理解的「量子數」來看，就「原子」而言，量子數發生變化，指的是電子在不同的能階之間躍遷。 略有不同的是， 「味」是「基本粒子」的量子數 ，而不是「原子」的，屬於「量子色動力學」的範疇，描述夸克、膠子之間強交互作用的動力學理論。 就「尺寸」而言，從原子到質子、中子，再到夸克，這是進入一個又小了好幾個數量級的世界，其「量子躍遷」的機制，顯然更為複雜，或者說，不在我們一般日常生活的常識或中學教科書裡。 但是，粗糙、直觀地透過「量子數」來理解： 夸克之間的「味變」，或說是「量子躍遷」，會釋放出「電子」。與我們一般熟悉的「電子在不同的能階之間躍遷，會釋放或吸收光子」的現象，直觀來說，非常相似。 借幾張從網路上收集來的圖片，摘要我今日的理解： 中學生已經熟悉的：中子衰變成質子時，釋放出電子，稱為「β衰變」。 把質子、中子拆開來看： 中子的構造：udd（上下下）三種夸克 質子的構造：uud（上上下）三種夸克 當一個 d 夸克「味變」成 u 夸克時，會釋放出電子與微中子。 圖中的箭頭，一般在化學課裡，我們都理解成「化學變化」， 這裡則是「核變化」，是「β衰變」，是「弱交互作用」。 當然，...