一、 前言
近日百魔師兄與露曦師姐來函,請信堅以簡單科普文句,解說量子力學的基本特性。今早靈光一閃,草寫下面,信堅所濃縮提煉出來的,四條量子力學基本特性。幾乎就是一乘佛經理所說的 “諸法實相”。
這些特性,不是空穴來風,不是純理論的構想,而是在二十世紀初期,所有科學理論及實驗證明的結晶。對一般科普讀者而言,只要相信科學巨人們所論、所証,知道如何加以應用就行 (也可以此,詳辨外道邪說)。歡迎批評指教。
二、 量子力學的主要特性:
3.1 量子理論的基本定律是用多維波動函數來表達,滿足一個線性複數波方程式 (linear complex wave equation), 因此它的解答是相加性的。同時波函數不是局部性的,而是無所不在,瀰漫在無限時空裡。
3.2 測不準原理 (uncertainty principle)
不能精準的測量一顆粒子的位置(position, x) 與動量(momentum, p).
3.3 Particle-wave duality微觀粒子的波粒二元性
量子既不是經典意義上的波也不是經典意義上的粒子。即光(泛指電磁波) 與組成物質的基本粒子 (如電子、質子、中子、夸克)等,同時具有波 (wave) 與 粒子(particle) 的性質。其實更深的意義包括下面四個非我們心意識所能了知的特性:
1. 它們既是波也是粒子 (是波是粒);
2. 既不是波也不是粒子 (似波非波,似粒非粒);
3. 在一些實驗中表現為波,在另一些實驗中表現為粒子 (非波非粒);
4. 既具有波的某些性質又不具有波的另一些性質,既具有粒子的某些性質又不具有粒子的另一些性質。
似波:它能產生干涉 (interference) 和衍射 (diffraction)。非波:沒有對應確定的物理量,w它的存在,以機率來詮釋。似粒:有確定的質量、電荷。非粒子:沒有確定的軌道,如一團霧般的分布。
此即類似心經所說: 色不異空,空不異色,色即是空,空即是色。
3.4 量子糾纏 (quantum entanglement)
在量子力學裏,當幾個粒子在彼此相互作用後,由於各個粒子所擁有的特性已綜合成為整體性質,無法單獨描述各個粒子的性質,只能描述整體系統的性質,這種現象為量子糾纏。譬如由一個粒子分裂成兩個部分,以不同方向移動,則不管它們距離多遠,都能彼此互知。