轉載:今年的諾貝爾物理獎關我什麼事 ——「新量子時代」即將來臨!

(《BBC知識》No.15)
2012年11月2日 17:32
作者/吳俊輝 台灣大學物理系暨天文物理所教授,劍橋大學宇宙學博士。
________________________________

二○一二年十月九日,瑞典皇家科學院宣布,諾貝爾物理獎將頒給法國物理學家哈洛許(Serge Haroche)和美國物理學家溫藍德(David J. Wineland),以表彰他們採突破性的實驗方法探索「單一量子系統」。這,關我們什麼事啊?其實代誌大條了!

「量子」在哪裡?
無所不在!量子就是自然界中各種交互作用發生時,能量改變或交換的最小單位,就像樂高積木再怎麼拆裝,一次都得移動至少一小塊,而無法只移半塊,而這一小塊樂高積木,便是物理世界中的量子。
很多人以為愛因斯坦在一九二一年獲得諾貝爾獎是因為「相對論」,其實不然——為他拿下這個獎的,是他在一九○五年提出的「光電效應理論」。光電效應理論主張光能量的小樂高積木就叫「光子」。如果你搭時光機回到一九○五年殺掉愛因斯坦,讓他無法發表光電效應理論,那麼你再回到現在時,會發現數位相機、雷射科技、很多遙控器、自動門等等全都會不見,連桌上未繳的超速罰單也可能消失,因為它們全是量子理論下的產物。更別說當今電子產品中廣泛使用的電晶體了,它大約從六○年代起就讓電腦硬體科技慢慢擺脫巨大的真空管!

連結宇宙中的最大和最小!
量子理論除了主張宇宙中能量的最小單位是量子,也是目前唯一能解釋造物主如何打造日月星辰的機制。宇宙學中主張,在宇宙年齡約為十的負四十次方秒時,曾經歷一段短暫的加速膨脹過程叫「暴脹」,在當時如果沒有所謂「量子擾動」輔助,之後就很難自然地產出今日的你我。也就是說,量子理論是目前唯一能配合暴脹理論,解釋為何宇宙中的物質分布在大尺度上看起來很均勻,但在較小的尺度上卻有著不均勻的日月星辰和你我。

人人都有影分身?!
所以量子理論到底在講什麼?似乎目前整個宇宙中的大小事都和它有關。除了以上的「樂高積木說」之外,量子理論最重要的主張之一,是認為物質在微觀上是以機率波的形式存在。倘若以投手投出的棒球為例,則當球進壘時,它會無所不在地以不同比例同時出現在好球帶和壞球帶,但當捕手伸手去接它時,它則會選擇在比例最高的地方以單顆完整球的形態被接住。聽起來很怪吧?
然而量子理論雖弔詭,卻能成功推導出上述的宇宙中大小事,使我們的手機及電腦能正常運作,所以科學家們對它深愛不已。另方面,這種「無所不在」的概念卻又違背日常的經驗,對此科學家們也同感尷尬。如果這說法是真實的,那當你坐在家中看電視時,其實你有一小部分的比例是同時在外面逛街、在月球上漫步、在火星上挖沙,就像影分身一樣!這也是霍金不久前同意「黑洞中的資訊可以被量測到」的原因,因為裡面的物質和資訊有一小部分的比例其實是同時存在於黑洞外的。影分身的概念就是量子性的重要特徵。

諾貝爾獎的玄機?
鋪陳了許久,終於可以一探今年物理獎的偉大了。兩位得主的貢獻,即在成功地讓人類第一次觀察到基本粒子以機率分布而存在的量子性。溫藍德用精心設計的離子井成功困住單一顆原子,而哈洛許則用幾近絕對零度的雙反射鏡困住單一顆光子。
這兩顆可憐的基本粒子(原子和光子)在受困、與外界隔絕的環境下,竟都顯現出量子性,但當外物進入該環境去探索它們或當它們被釋放出來時,這些量子性便會消失。我笑說這兩顆基本粒子在受困時的狀態,就像是打坐已入定的人可以還原出自己的本性,但當外人前來叨擾或融入日常時,它們的本性便很容易變質且不易被觀察到。這項實驗及觀測技術上的突破,不但使科學家們對先前又愛又恨的量子假說產生關鍵性的信心,也讓量子電腦和精準手錶問世在即!

神級電腦?!
當物質與外界隔絕時,便有機會顯現量子性,因而蘊藏著比日常中更加豐富的內涵,例如電腦中的一個位元,在日常中雖然只能記錄○或一這兩個可能值之一(如前述的好球帶和壞球帶),但處在封閉系統中的一個「量子位元」,卻能同時記錄至少兩個界於○與一之間的任意值。
因此,若將這種豐富的量子性拿來製造「量子電腦」,便能處理比一般電腦更複雜百兆倍以上的問題,而且一個僅具有五個位元組的量子記憶體,便能媲美當今1000 GB硬碟的記憶量!當今電腦費時十五萬年才能解出的問題,在量子電腦裡僅需一秒便能得到答案,所以我說,當代的超級電腦未來勢必會被神級的「量子電腦」所取代!

神級手錶?!
量子技術目前也已製造出比當今世界公用的標準原子鐘更準確一百倍的時鐘,它經過140億年(宇宙年齡)後的誤差將只有五秒。若能將這種量子鐘做成量子手錶,則我們在跑百米時便能量測到愛因斯坦相對論中所預測的時間變慢現象,而且能測出高度差超過三十公分的高低兩處因重力差異所造成的時間快慢差異。這會讓相對論的探討,輕易地成為中小學實驗課的內容!

量子未來?
今年兩位諾貝爾獎得主的主要工作,都是在九○年代末期完成的,如果你再搭時光機回到當年去殺掉他們,那未來的人類將會失去神級的電腦和手錶,還有許多目前正在發展的量子科技。未來誰能掌握這些新量子技術,便能掌控世界的脈動。「新量子時代」即將來臨,你準備好了嗎?!■

(本文選自《BBC知識》No.15,2012年11月號)

當今電腦費時十五萬年才能解出的問題,在量子電腦裡僅需一秒便能得到答案。
當今電腦費時十五萬年才能解出的問題,在量子電腦裡僅需一秒便能得到答案。

有趣新玩具:JAMSTIK iPad吉他

本次(2014) CES展推出了這個新玩意,實現了我一直希望的夢想:一個攜帶方便、完整六根絃、按了手指不會痛的小吉他。

不只如此,跟iPad搭配,還可以教學、練習、挑戰,並且可以真正的與Garage Band等MIDI Apps一起使用,真的做音樂!

目前開始預購(僅限美國),如果台灣買的到的話就好了…

http://www.jamstik.com

 

15個讓你成功的高效率習慣

wpid-15-High-Performance-Habits-That-Will-Make-You-Successful-2013-12-18-20-09.jpg
出處:http://www.lifehack.org/articles/productivity/15-high-performance-habits-that-will-make-you-successful.html
 
1.      Measure Success in Happiness Rather than Wealth
用快樂而非財富來衡量成功
2.      Challenge yourself and Do Hard Things
自我挑戰並做困難的事
3.      Listen to Constructive Criticism and the Opinion of Others
傾聽建設性的批評與他人的意見
4.      Learn from Failure
從失敗中學習
5.      Develop an Early and Consistent Wake-up Routine
培養早而持續的起床程序
6.      Choose a Positive Attitude
選擇一個正面的態度
7.      Make a Commitment to Achieve Every Single Day
每天給一個要達成的承諾
8.      Work harder than your Competition and Those Around you
比你的對手與身旁的人都更努力
9.      Make Complacency your enemy
讓自滿成為你的敵人
10.  Fear No Single Individual
不畏懼任何一個人
11.  Commit Your Goals to Paper
用書面來承諾你的目標
12.  Surround yourself with Positive and Successful Individuals
讓自己被正面與成功人士包圍
13.  Maintain a Fit and Healthy Body
維持一個窈窕與健康的體態
14.  Invest Only in the Pursuit of your Goals
只投資在你目標的追尋上
15.  Be Prepared to Make Sacrifices
準備犧牲
 
成功的定義因人而異,並且持續如此。確認你自己的成功,並且發展長遠達成快樂的目標。而你必須願意改變生活型態、重新衡量生命的樣貌。

15個激勵創業者的名言

wpid-motivation3-2013-12-16-23-26.jpg

蠻有道理的15句名言。因為不知道翻得好不好,所以把原文也同時附上!

  1. 跟人才混在一起,比跟狐群狗黨混在一起好 (“Associate yourself with people of good quality, for it is better to be alone than in bad company” – Booker T. Washington”)
  2. 無論你的想法或策略有多屌,如果你是單打獨鬥,遲早會輸給一個團隊(“No matter how brilliant your mind or strategy, if you’re playing a solo game, you’ll always lose out to a team” – Reid Hoffman, LinkedIn co-founder”)
  3. 創業就像過著幾年大部份人不會過的日子,下半輩子就會過著大部份人沒辦法過的生活(“Entrepreneurship is living a few years of your life like most people won’t so you can spend the rest of your life like most people can’t” – A student in Warren G. Tracy’s class”)
  4. 永遠記得目標在哪裡,每天都朝目標前進(“Have the end in mind and every day make sure you’re working towards it” – Ryan Allis”)
  5. 每天非洲羚羊起床都知道牠要跑得比最快的獅子還要快,否則就會被吃掉。每天獅子醒來都知道牠要跑得比最慢的羚羊還快,否則就會餓死。無論你是獅子或羚羊,當太陽升起時,你最好開始跑(“Every day in Africa a gazelle wakes up. It knows it must run faster than the fastest lion or it will be killed. Every morning a lion wakes up. It knows that it must outrun the slowest gazelle or it will starve to death. It doesn’t matter whether you are a lion or a gazelle. When the sun comes up, you better be running.” – Christopher McDougall”)
  6. 並不是最強或最聰明就可以生存,而是最勇於改變的(“It is not the strongest of the species that survive, nor the most intelligent. It is the one most responsive to change” – Charles Darwin”)
  7. 最值得做的事情就是犯錯,如果永遠完美就永遠學不到東西(“The most valuable thing you can make is a mistake – you can’t learn anything from being perfect” – Adam Osborne”)
  8. 我沒有失敗,我只是找了一萬種無效的方法(“I have not failed. I’ve just found 10,000 ways that won’t work” – Thomas Alva Edison”)
  9. 成功就是從一次失敗走到另一次失敗而不喪失熱情(“Success is walking from failure to failure with no loss of enthusiasm” – Winston Churchill”)
  10. 別擔心失敗,你只需要成功一次便足夠(“Don’t worry about failure; you only have to be right once” – Drew Houston, founder of Dropbox”)
  11. 同時開始很多事情通常只會完成一點點(“He who begins many things finishes but few” – German Proverb”)
  12. 默默的茁壯,以免被潛在的競爭者發現(“Get big quietly, so you don’t tip off potential competitors” – Paul Rand”)
  13. 不需自卑,也不用猖狂,因為永遠有人比你更棒(“Don’t be cocky. Don’t be flashy. There’s always someone better than you” – Tony Hsieh, Zappos CEO”)
  14. 最危險的毒藥就是成就感。最好的解藥就是每晚想著明天有什麼可以做得更好(“The most dangerous poison is the feeling of achievement. The antidote is to every evening think what can be done better tomorrow” – Ingvar Kamprad, Ikea Founder”)
  15. 當你失去夢想你就失去活著的意義(“When you cease to dream you cease to live” – Malcolm Forbes”)

出處:15 Motivational Quotes for Entrepreneurs