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簡介
- 世界只有方糖那麼大
- 作者：Marcus Chown
- 譯者：張志義
- 出版日期：2008年3月6日
討論會
第一次討論會
- 時間：97.11.25 19:00~21:00
- 主題：量子力學前半(P.11~P.80)
- 導讀人：陳玟潔、楊崇安
- 地點：全家交誼廳
- 出席人：李昕迪、陳玟潔、楊崇安、楊傑宇、陳思汝
第二次討論會
第三次討論會
大綱與心得
量子力學
第五章：Nonlocality, entanglement
- spin: 基本粒子所擁有的性質。
- 一種類似角動量的性質，但和粒子有沒有在轉並沒有關係。
- 不同基本粒子有不同的spin，不能被改變。但我們可改變他的指向。
- 以電子為例，他的自旋量值為1/2，不能被改變。但考慮指向，他可以有1/2, -1/2
- Entanglement
- 我們創造一對電子，根據角動量守恆，這兩個電子的角動量將會是1/2, -1/2
- 當我們不去理會他(不觀察他而影響粒子狀態)，電子自旋可能是1/2, -1/2, 也可能處於superposition：(1/2)(-1/2), (-1/2)(1/2)
- 當我們去觀察時，將觀察不到粒子的superposition，我們只能看到1/2, -1/2
- 若其中一個粒子為1/2, 則另一顆必為 -1/2。
- 即使這兩顆粒子相距很遠，或是有障壁在兩者之間，也會有這樣的情形。而訊息傳遞的速度比光速還快，和相對論相違背。
- 能否將 entanglement 應用在通訊上，以突破相對論中光速的限制呢？ 答案是不行的，因為傳訊時我們必須知道我們在傳什麼，也就是檢查量子的狀態，這樣的動作會破壞掉干涉，干涉對 entanglement 是很重要的，這樣我們就沒辦法做到 entanglement
- Nonlocality
- Nonlocality: 倆物之間互相影響，不論距離有多遠。
- Locality: 影響物質的只有在其附近的事物。如萬有引力，距離太遠則引力趨近於零。
- Teleportation
- Entanglement告訴我們瞬間移動是可能的
- 現再我們有個東西叫作P，放在A處；另外我們在B處放一個P*，另外再做個X，X和P*彼此entanglement。
- 現在我們讓X和P也 entanglement 在一起，這時P* 會因為 entanglement的關係變成P。
- 舉個例子，若P原本是個spin為1/2的電子，那X和P entanglement後X會變成 -1/2 的電子，P*和X互為entanglement，故P*會變成1/2的電子，就是原來的P
- 根據測不準原理，我們把P和X做entanglement時，P會消失掉，所以只能做到瞬間移動，而不是複製
- 當我們把P和X做 entanglement 時訊息的傳遞受相對論限制，故不超越光速。但X和P*感應的速度比光速還快
- 如果要用這種方式把一個人做瞬間移動，則需要相當大的能量，目前科學尚無法達成
- 衍生出來的哲學思想
第六章：全同
相對論
第七章：時空之死
光速是每秒三十萬公里，並不是無限大。但是為什麼我們還是無法超越光速？愛因斯坦的理由如下。當你追上光速時，你與光速的相對速度是0，也就是說，就你的觀察而言，光是靜止的。但是由麥克斯威爾方程式得知，不存在靜止的電磁波，所以不存在靜止的光(光就是電磁波)。於是沒有任何物體追得上光，光速就是宇宙中速度的極限。
- 狹義相對論的兩大支柱：
- 光速與光源無關-就靜止的觀察者而言，他觀察到的光速應該是原本的光速再加上光源的速度，但是我們知道沒有任何的東西比光速快，於是光速與光源無關。
- 相對性原理-伽利略發現物體間的相對運動並不會影響物理定律。
- 收縮的空間，延長的時間：
- 在這個宇宙中，不變的並不是時間和空間，而是光速。而為了讓光速保持恆定，物體在等速移動中，空間會收縮，而時間會膨脹。然而，這個效應只有在非常接近光速時才表現得比較明顯。
- 時鐘的快慢：
- 對於兩個做相對運動的觀察者來說，在狹義相對論的效應下，他們的時鐘快慢會不一致。
- 時空的影子：
- 光速恆定使得時間和空間可以互相轉換，這是因為真正基本的是「時空」，時間和空間都只不過是它的兩個影子。也就是說，時間和空間與觀察者所採取的觀點(速度)有關。
- E=mc2以及其他
- 如果時間和空間可以互相轉換，那麼電場和磁場、動量和能量也是糾纏不可分的。於是就有了電磁場和E=mc2的概念。
第八章：E=mc2以及陽光的重量
我們知道彗星在接近太陽時，會拖著一條長長的尾巴。這是因為它受到太陽風(太陽光)的吹拂。可是光子本身是沒有質量的，那麼究竟是甚麼造成彗星的尾巴呢？光子雖然沒有質量，但是它有能量，如果我們可以把能量和質量看成一體兩面的東西，便能理解彗星的現象了。以下說明能量有質量的現象。假設將一個物體推到將近光速，由於光速不可能達到，所以會愈來愈難推動它。於是我們推斷它的質量變重了。由此可知，能量有等效的質量。
- 無中生有：
- 如果能量和質量可以互相轉換，那麼質量可以從能量製造過來，則質量是可以無中生有的。
- 比炸藥猛烈一萬倍：
- 太陽燃燒的能量是來自於內部氫核融合成氦所消失的質量。而這巨大的能量是由原子核在核吸引力的碰撞下釋放出來的。它比同重量的媒所釋放出來的能量大一百萬倍。
- 由物質變為純能量：
- 雖然氫彈只能釋放其百分之一的能量，但自然界的黑洞可以釋放它吸入物質的百分之四十三。反物質則可以釋放所有的能量。當物質遇到反物質時，瞬間所有的質量會百分之一百轉化成能量。倘若我們想要實現星際旅行，我們就需要建造反物質動力的太空船。
