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【探索量子 #06】量子學說百年不孤寂,回首大師輩出的輝煌時代
2025.11.09

想像一下,在一百多年前,物理學家們幾乎認為他們已經解開了宇宙的所有奧秘,而當他們將目光投向極限小的微觀世界時,那些原子、電子和光所呈現的特殊現象,卻讓經典物理學的理論大廈瞬間崩塌!

本集節目,將由主持人何佩玲與最會說故事的孫維新總編,帶大家回到那個充滿挑戰與突破的科學黃金時代,重溫量子力學伊始的篇章。

微觀世界的第一個震撼,來自對「光」的全新理解!在雙狹縫干涉實驗中,科學家發現光展現出如水波般互相干涉的波動性,但與此同時,愛因斯坦通過對光電效應的研究,卻證實了光是由光子組成,具粒子性。更令人驚訝的是,德布羅意的物質波理論,將這些概念延伸到電子等物質粒子,證明了它們也同時擁有波和粒子的雙重特性——這場關於光與物質本質的「變臉術」,澈底顛覆了人類的認知。

面對原子結構的困境(經典物理預言原子會崩潰),波耳提出了劃時代的原子模型和能階理論。他大膽提出原子中的電子只能在特定的能量層次上運動,並將粒子在能級間跳躍的能量差,命名為「量子」。之後,波耳的理論成功解釋了原子的穩定性和光譜的離散性,為量子理論奠定了堅實的基礎。

儘管波耳取得了巨大的成功,愛因斯坦卻始終無法接受量子力學內在的不確定性和機率性。兩位科學巨匠就「光是粒子還是波動」的歧見,展開了長達數十年的激烈辯論!也正是在這些深刻的交鋒與辯證中,最終促成了我們對「波粒二象性」的完整理解。

在這個的過程中,海森堡也提出「測不準理論」,他認為觀測的行為本身,就會對微觀粒子造成擾動,使我們無法同時精確掌握物質的速度和位置;薛丁格則為了論證海森堡的測不準理論,提出知名的「薛丁格的貓」的思想實驗,論證了微觀量子領域在疊加態的不確定性存在,更為量子力學蒙上了一層神秘的面紗。

從愛因斯坦的光電效應到薛丁格的貓,這些百年前的科學大師們的對於量子力學的探索與碰撞,展現出人類思維極限與探求科學真相的精神,為人類打開通往奇妙微觀世界的大門,更是為百年後的前沿科技打下扎實的基礎。

 

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