話題》國際量子年，我們對量子理解多少？物理學家線上導覽，帶你逛遊「量力而微」特展
聯合國去（2024）年決定將2025年訂為「國際量子科學與技術年」，不只是因為這一年量子力學問世正式滿100周年，也跟新一波的量子技術如量子通訊、量子計算等近年來突飛猛進的發展有密切相關。「量子」順水推舟，儼然成了熱門話題。所以今年全球各地陸續舉辦量子主題活動，共同紀念這個關鍵的里程碑。
台灣當然也不會在這場盛會中缺席，在各種紀念活動中，規模最大的首推由台灣物理學會、物理研究推動中心與國立自然科學博物館聯手推出的《量力而微：量子科學特展》。這場展覽已經在今年6/14（六）揭開序幕，目前正在科博館第二特展室展出，展期將持續到2026年4月14日為止。（4月14日是所謂「世界量子日」，這是因為普朗克常數（h ≈ 4.14 × 10-15 百萬電子伏特·秒）的關係。展覽《量力而微》特展當然要選在「世界量子日」結束囉。）
《量力而微》與尋常呆板的展覽大異其趣，與其說它是一場展覽，不如說是一個融合科學、藝術與哲學視角，透過視覺化、生活化比喻、互動裝置與歷史故事，帶領大眾深入微觀宇宙，一探量子世界奧妙的視覺饗宴。
因為這個特展結合藝術裝置、光影設計與敘事節奏，打造沉浸式量子空間。展場以「薛丁格的貓」為靈感發想主視覺，結合可愛貓咪形象、薛丁格方程式中的數學符號，呈現帶有幽默感的視覺語言，象徵量子科學中對現實的重新想像和理性之美，讓抽象難解的量子概念不再遙遠。展場上還不時傳來貓咪叫聲呢～以下就讓我帶領大家逛一圈吧，Let’s go！
➤驚微天人：撼動古典物理學的百年之旅
會場入口是兩個布簾，象徵著有名的雙狹縫實驗。進入到會場，首先看到的是第一個單元：「驚微天人：撼動古典物理學的百年之旅」。這個單元的主題是量子物理的登場。迎面而來是個圓形大銀幕，裡頭放映著正是光電效應的故事。愛因斯坦提出光量子學說，主張光有粒子性，但是連創立量子論的普朗克都無法接受。原本對光量子學說不以為然的美國實驗物理學家密立根，原本想做更精密的實驗來打臉愛因斯坦，沒想到實驗結果卻反倒證明了愛因斯坦是對的！
這個戲劇性十足的故事，相當傳神地描述了量子理論登上歷史舞台時帶給眾人的困惑與震撼。光到底是波還是粒子？這個問題不只發生在光上面，就算是一般物質也會發生。這正是本次特展的主題之一：波粒二象性。
下一站我們看到牆壁上的「電子的樓層」── 電子不能隨便待在任何地方，只能住在特定「樓層」，這是因為它的「波長」只會在特定軌道才會形成駐波。在這些軌道上，電子的能量只能是特定的值，就像「樓層」一樣。
當電子換了樓層時放出光來，這個模型能夠解釋觀察到的原子光譜，但是卻跟古典物理完全兜不攏。再往前我們看到量子力學的出現，電子原來甚至不在樓層上，它是「只在此山中，雲深不知處」。我們能夠知道它出現在某處的機率，卻不能確定它在哪兒。更糟的是，當你想知道它運動的快慢時，你對它在哪兒的資訊就愈少，反過來你愈想知道它在哪兒，你對它的運動狀態就愈無知！
這就是赫赫有名的「測不準原理」。展場上有一個電子雲的模型，可以讓大家感受一下量子力學的難以捉摸。這正是量子力學一直給世人的印象呢。
➤不以微然：量子現象的奇幻國度
再往前走，我們來到第二個單元「不以微然：量子現象的奇幻國度。」在這裡我們可以看到量子力學中一些非常詭異的現象。這一區充滿了互動展具，讓觀眾能夠在操作中感受到量子力學的趣味。展具的設計別具巧思，趣味性十足。首先看到的是穿隧效應的展覽，我們看到粒子可以輕鬆穿過在古典物理中因為能量不足而無法穿透的區域！轉角處有個箱子，原來是薛丁格的貓！
箱子外頭貼著輻射防護的骷顱頭標籤（別擔心，假的啦），觀眾只能從一個可以開開關關的窗子來看貓是死是活。在薛丁格的貓箱旁是「貓貓推杯子遊戲」，以擬真的貓咪推杯子互動裝置，結合隨機性與量子測量特性設計，詮釋海森堡提出的「不確定性原理」，從親手操作中體會「在量子世界裡，試圖掌握某件事，往往會干擾它原本的樣貌」。
再過來可以看到全新設計的「量子糾纏互動展具」，觀眾可以從望遠鏡看到設定在月球上的貓，旁邊大螢幕也有一隻貓，整個互動展具的理念是兩隻貓「糾纏」在一起。你看到望遠鏡裡的貓是死貓，你旁邊的貓就會活蹦亂跳，但要是再多看一眼，發現鏡中的貓活過來，你旁邊螢幕的貓就掛掉了。彷彿兩者能瞬間感應彼此，直觀展現量子世界裡最超乎直覺的現象。
貓貓推杯子遊戲
量子糾纏互動展具
再往前是展覽中佔地面積最大的展具，展示的是著名的電子的雙狹縫實驗。觀眾可以選定通過雙狹縫的電子是粒子還是波，再來要在狹縫後決定要張開眼睛觀察還是不要。選擇波的時候，假如選擇狹縫後眼睛閉起來會出現熟悉的干涉條紋，如果選擇張開眼睛，干涉條紋就消失了。
另一方面，如果選擇粒子，那麼不管開眼閉眼都不會出現干涉條紋喔！這個大概是整個展覽中最複雜的設定了，但也是最值得深思的一個展覽，請不要錯過。
要離開第二個單元前，你一定還會看到「AI化的愛因斯坦與波爾」。結合自然語言處理與歷史語料訓練，觀眾不但可以現場選擇問題提問，聽他們兩個人如何看待量子力學的不確定性、是否真的不信量子糾纏，體驗一場跨越百年的知識思辨，還可以點讚喔！
順便一提的是，AI版本的波爾長得有幾分神似在幾年前電影《奧本海默》中扮演波爾的名演員肯尼斯．布萊納爵士 （Sir Kenneth Branagh）呢。
➤微所欲為：量子科技的日常與遠景
第三個單元是「微所欲為：量子科技的日常與遠景」。會場上最吸睛的莫過於「高質感量子電腦實體模型」，這是以立體模型與視覺動畫讓觀者一窺量子電腦的架構、運作原理與未來潛力，同時了解量子科技如何應用於醫療模擬、氣候預測、資安加密等尖端領域。
大家看到的那個很氣派，像是歌劇院理的水晶玻璃的東西，其實是讓電腦維持低溫的「冰箱」，電腦主體則是底下一個小小的晶片。但可別小看這個晶片，它可是整部電腦的中樞。
在模型背後還有個展覽的亮點，就是被稱為史上智商最高的一張照片，那就是 1927年在比利時首都布魯塞爾召開的第五次索爾維會議的大合照。這張照片上有17位諾貝爾獎得主合影，除了大家熟悉的愛因斯坦與波爾，還有發展出量子力學的眾多要角。老一輩的像是最早提出量子假設的普朗克、古典電動力學大師羅倫茲、發現放射性新元素的瑪麗．斯克沃多夫斯卡．居禮、正值壯年的哥廷根學派掌門人波恩、接替愛因斯坦在母校職位的荷蘭物理學家德拜、利用X光產生繞射研究晶體結構的布拉格，還有證明光子與電子產生彈性碰撞的康普頓。
年輕一輩，也是發展出量子力學的主角們，包括提出物質波的法國貴族德．布羅伊親王、波動力學的創造者薛丁格、寫下測不準原理的海森堡，還有提出不相容原則的包立，以及結合特殊相對論與量子力學的狄拉克。這張照片固然有名，但是真正稀奇的是，你也可以入鏡與天才們合照！拜科技所賜，參展民眾可以選擇將自己的影像貼到照片上，取代與會者任何一個人的臉，非常有趣喔。
➤看完展你還可以⋯⋯
看完了展覽，你是否對量子科學也產生興趣，想要再多了解一點呢？過去只有大學物理系三年級的學生必須學會的量子物理，現在也有許多相關的科普書籍，可以讓人一窺量子的奧祕。這些書籍通常都會避免使用令人望而生畏的數學方程式，而是採用圖文並茂的方式來介紹量子物理。
在這邊為各位介紹幾本好書給讀者們參考：像是《量子物理好學圖鑑：全面快速入門》就是一本很適合給對「量子」感到好奇的讀者。這本書是Dorling Kindersley（DK）出版社出版的，DK是創立於1974年，全球首屈一指的國際出版社，過去出版了許多以精美圖片搭配扎實文字的旅行指南，被譯成多國語言，並廣受全世界讀者的喜愛。沒想到他們竟然出了這本量子物理的圖解指南，其中介紹了近100個關鍵主題，從量子物理的起源、基礎理論談起，再到量子物理的現代應用還有未來發展。
20世紀偉大的物理學家，如愛因斯坦、波爾、普朗克、薛丁格、費恩曼，以及現代物理著名理論，如弦論、測不準原理、波粒二象性、反物質、量子場等等，全都涵蓋在內。除了這些量子物理的硬核知識之外，這本書還特別介紹了許多現代生活中的應用科技，舉例而言，像是紅寶石雷射、臺灣之光的半導體產業、醫院MRI常用的磁振造影，還有永遠再等50年的核融合發電……這些看起來很炫很酷的技術，原來都是奠基在量子物理之上呢，沒想到吧。
如果看完這本圖鑑還感覺不過癮的話，不妨再參考一下《關於宇宙，我們什麼都不知道：霍金也想懂的95%未知世界》，這是一位物理學家與漫畫家聯手合寫的奇妙的漫畫書，內容十分有趣，是趣味盎然又把物理講得夠道地的科普書，值得特別推薦。
如果想要看一些以文字為主的書籍，那麼《多重宇宙、平行世界是可能的嗎？：一本理科小白也會邊看邊笑的量子力學入門》是不錯的選擇。這本書非常詼諧幽默，內容也還算妥當。如果想要找一本風格更正經一點，內容更為嚴謹的文字書，那就不妨挑戰一下2022年諾貝爾獎得主阿斯佩寫的一本小書：《愛因斯坦與量子革命》，甚至是篇幅更長、內容更豐富的《潛藏的宇宙：量子世界與時空的湧現》都是很好的選擇。
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現在許多人比起書籍，更習慣收看網路上的短片，那麼讓我鄭重為您介紹「量子熊」。量子熊（QuBear）是台灣的科學教育自媒體和學習平台，旨在透過多元管道PAY（Podcast、YouTube、文章Article）普及量子科學知識，並打造一個包含入門到專業的「微學習」平台，讓學習者能逐步深入學習量子領域的知識。
目前YT頻道上有兩個周六更新的帶狀節目：量子超級英雄與瘋狂牡羊，不定時還會有量子熊大亂鬥，像是量力而微的開箱影片就是在6月14日上架的，還沒去看展覽的朋友可以參考一下。
最後要提到的是，為了慶祝量子力學誕生百周年，物理學會發行的刊物《物理雙月刊》也在12月推出慶祝專刊，不僅詳盡介紹量子力學誕生的完整過程，還介紹量子力學是如何隨著那些學者從西歐傳播到鄰國如波蘭，義大利，甚至蘇聯，更進一步，漂洋過海傳到美洲的美國與巴西，還有亞洲的日本。如果看完展覽之後想對量子力學有更深認識的朋友們，絕對不要錯過。●
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高崇文（中原大學物理系教授）
2025-12-09 11:30 量力而微, 自然科學博物館, 量子力學