Transcript 光的本質

光的本質：
一段充滿禪意的歷史公案
菩提本無樹
明鏡亦非台
本來無一物
何處惹塵埃
──慧能
身是菩提樹
心如明鏡台
時時勤拂拭
莫使惹塵埃
──神秀
光的本質的歷史：
• 惠更斯(Christiaan Huygens, 1629-1695)
波動說（17世紀末）
• 牛頓(Isaac Newton, 1643-1727)
微粒說=顆粒說（18世紀初）
• 馬克士威(James Clark Maxwell, 18311879) 電磁波（1864）
• 愛因斯坦(Albert Einstein, 1879-1955)
光子（1905）
看山是山，看水是水
看山不是山，看水不是水
看山又是山，看水又是水
看山又不是山，看水又不是水
拍板定案：互補說（1928年）
──波耳(Niels Bohr, 1885-1962)
從此，物理學家用兩手策略來研究光…
光的真實身分充滿禪意
光既是顆粒，又是波動；
既不是顆粒，又不是波動。
「所謂佛法者，即非佛法，是名佛法。」
「佛說般若波羅蜜，即非般若波羅蜜，
是名般若波羅蜜。」
《金剛般若波羅蜜經》
日常生活類比
• 你的正面是你，背面也是你；
你的正面不是你，背面也不是你。
•類比：
光人
顆粒正面
波動背面
• 倘若我
看得到你的正面，就看不到你的背面；
看得到你的背面，就看不到你的正面。
• 所以說
你的正面和背面是你的「一體兩面」。
• 倘若我
觀察到光的顆粒性，就觀察不到光的波動性；
觀察到光的波動性，就觀察不到光的顆粒性。
• 所以說
光的顆粒性和波動性是光的「一體兩面」。
古典物理
•波動與粒子涇渭分明，是波動就不是粒子，
是粒子就不是波動。
•流氓不可能是教授，教授也不可能是流氓。
近代物理：波粒二象性
（量子物理基礎之一）
•任何波動都具有粒子性質，任何粒子也
都具有波動性質。
•任何一張臉都對應一個後腦勺，任何後
腦勺都對應一張臉。
• 自然界沒有單獨存在的粒子，也沒有單
獨存在的波動。
近代物理：波粒二象性
（量子物理基礎之一）
• 粒子與波動總是成對出現：有我就有你，
有你就有我！
• 自然界最基本的實體：不是粒子，不是
波動，而是「波粒」。無論粒子或波動
都只是表相，而非實相。
波粒二象性重要實例
電子顯微鏡
• 電子錶Vs機械鐘錶：使用電子裝置。
• 數位相機Vs普通相機：記錄數位影像。
• 電波望遠鏡Vs光學望遠鏡：觀察天外電波。
• 電子顯微鏡Vs光學顯微鏡：使用電子束當作
「光源」！
• 光學顯微鏡：用可見光當作光源，標本
小於波長就看不見。
• 濾過性病毒小於可見光的波長，所以用
可見光看不見，所以濾過性病毒沒有顏
色！
• 「電子波」的波長比可見光的波長小很
多，所以電子顯微鏡看得見病毒！
• Joseph J. Thomson(1856-1940)：1906
諾貝爾物理獎
• George P. Thomson(1892-1975)：1937
諾貝爾物理獎
測不準原理（量子物理基礎之二）
• 測即擾：進行觀測一定會造成干擾，絕
對沒有毫無干擾的觀測。
• 取 捨：位置測得愈準，速度測得愈不
準；速度測得愈準，位置測得
愈不準。(速度=速率+方向)
• 日常生活實例：？
量子疊加態
• 量子電腦
• 日常生活實例：？