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00:00:06.706 --> 00:00:11.960
奧地利物理學家薛丁格
是量子力學的創始人之一，

00:00:11.960 --> 00:00:15.237
但最讓他出名的
其實是一件他從沒做過的事情：

00:00:15.237 --> 00:00:17.937
一個關於貓的思想實驗。

00:00:17.937 --> 00:00:21.282
他想像將一隻貓
放進一個密封的盒子中，

00:00:21.282 --> 00:00:26.572
接下來的一小時內，
貓有50％的機率會被盒中的儀器殺死。

00:00:26.572 --> 00:00:30.418
一小時過去後，他問道：
"這隻貓現在是何種狀態呢？"

00:00:30.418 --> 00:00:33.788
常識告訴我們，
這隻貓要麼活著，要麼死了。

00:00:33.788 --> 00:00:36.791
但是薛丁格指出，根據量子力學，

00:00:36.791 --> 00:00:39.201
在盒子打開的那一刻之前，

00:00:39.201 --> 00:00:44.338
這隻貓在同一時刻，既是死的也是活的；

00:00:44.338 --> 00:00:48.302
只有在盒子被打開的那一刻，
我們才能看見單一固定的狀態。

00:00:48.302 --> 00:00:51.561
在那之前，貓的生死純粹是
模糊的概率問題。

00:00:51.561 --> 00:00:54.230
一半是死、一半是活。

00:00:54.230 --> 00:00:56.965
這似乎很荒謬，
但這正是薛丁格想要指出的。

00:00:56.965 --> 00:00:59.956
他發現量子力學
在哲學上是如此令人煩惱，

00:00:59.956 --> 00:01:02.768
以至於讓他徹底放棄了這個
他幫助建立起來的理論，

00:01:02.768 --> 00:01:04.995
轉而投向生物學的研習。

00:01:04.995 --> 00:01:08.949
儘管這個實驗聽上去很荒謬，
但薛丁格的貓卻十分真實。

00:01:08.949 --> 00:01:10.610
實際上，它甚為關鍵。

00:01:10.610 --> 00:01:14.328
如果量子物體不能夠
以兩種狀態同時存在的話，

00:01:14.328 --> 00:01:18.575
那你用來看這段影片的電腦
也就不會存在了。

00:01:18.575 --> 00:01:20.657
疊加的量子現象

00:01:20.657 --> 00:01:25.708
是一切物質波粒二象性的結果，

00:01:25.708 --> 00:01:27.844
一個物體要有波長，

00:01:27.844 --> 00:01:30.299
就必須擴展空間範圍，

00:01:30.299 --> 00:01:34.049
這就意味著它必須
同時佔據許多位置。

00:01:34.049 --> 00:01:37.070
物質的波長限制在很小的空間中，

00:01:37.070 --> 00:01:39.425
不能明確定位，

00:01:39.425 --> 00:01:43.425
所以它同時存在於許多不同的波長中。

00:01:43.425 --> 00:01:46.459
我們在日常事物中無法看到這些波，

00:01:46.459 --> 00:01:50.212
因為波長會隨著動量的增加而遞減。

00:01:50.212 --> 00:01:52.910
而貓的體積相對較大、質量也較重，

00:01:52.910 --> 00:01:57.129
如果我們將一個原子放大到太陽系大小，

00:01:57.129 --> 00:01:59.653
那麼貓奔向物理學家時產生的波長，

00:01:59.653 --> 00:02:03.319
才相當於太陽系裡的原子般大小。

00:02:03.319 --> 00:02:08.044
因小到難以探測，所以
我們從未看到貓的波動性。

00:02:08.044 --> 00:02:10.061
然而，例如電子般的粒子，

00:02:10.061 --> 00:02:13.398
卻是證明波粒二象性存在的證據。

00:02:13.398 --> 00:02:18.602
如果我們把一個電子射向雙狹縫裝置，

00:02:18.602 --> 00:02:23.912
電子另一側的位置馬上會被探測到，

00:02:23.912 --> 00:02:25.295
就像粒子一樣。

00:02:25.295 --> 00:02:27.533
但如果我們大量重複此實驗，

00:02:27.533 --> 00:02:30.360
將每個檢測結果記錄下來，

00:02:30.360 --> 00:02:34.643
你會發現它們的軌跡表現出波的特徵，

00:02:34.643 --> 00:02:37.373
條紋區間內集聚了大量電子，

00:02:37.373 --> 00:02:40.061
夾雜在沒有電子的區間之中。

00:02:40.061 --> 00:02:42.867
一旦遮擋住一個狹縫，
條紋區間隨之消失，

00:02:42.867 --> 00:02:46.135
顯示電子的集聚形態因為同一時刻

00:02:46.135 --> 00:02:49.403
有兩個狹縫可供穿過的作用結果。

00:02:49.403 --> 00:02:52.672
單個電子無法選擇通過哪個狹縫，

00:02:52.672 --> 00:02:56.076
但是，電子束卻是同時通過兩個狹縫。

00:02:56.076 --> 00:03:00.029
此種疊加狀態也使許多現代科技成真。

00:03:00.029 --> 00:03:05.491
繞原子核旋轉的電子
存在於延伸出的似波軌道中，

00:03:05.491 --> 00:03:07.135
當兩個原子相互靠近時，

00:03:07.135 --> 00:03:10.416
電子不需要選擇原子軌道，

00:03:10.416 --> 00:03:12.203
只需要共用軌道，

00:03:12.203 --> 00:03:14.676
這就是一些化學鍵的形成方式。

00:03:14.676 --> 00:03:21.059
一個分子中的電子並不是純粹
A原子或B原子所擁有，而是兩者共有。

00:03:21.059 --> 00:03:23.875
如果你加入更多原子，
電子們就會分布得更加分散，

00:03:23.875 --> 00:03:27.342
同時被許多個原子所共用，

00:03:27.342 --> 00:03:30.643
固體中的電子並非固定在某個原子上，

00:03:30.643 --> 00:03:35.344
而是在一個較大空間中延展開，
被不同的原子所共用。

00:03:35.344 --> 00:03:37.860
這種巨大的疊加狀態，

00:03:37.860 --> 00:03:41.607
決定了原子構成物質的形式，

00:03:41.607 --> 00:03:45.625
可能是導體、絕緣體或半導體。

00:03:45.625 --> 00:03:48.461
理解電子是如何被原子所共用，

00:03:48.461 --> 00:03:51.947
能夠讓我們得以精確控制半導體的性質，

00:03:51.947 --> 00:03:53.508
例如矽半導體。

00:03:53.508 --> 00:03:55.919
將不同的半導體以正確的形式合成，

00:03:55.919 --> 00:03:59.501
使讓我們製造作出極小的電晶體，

00:03:59.501 --> 00:04:01.863
在一小片電腦晶片上
就有上百萬個電晶體。

00:04:01.863 --> 00:04:04.065
而那些晶片，以及其中流動的電子，

00:04:04.065 --> 00:04:07.494
使你用來觀看此短片的電腦得以運作。

00:04:07.494 --> 00:04:12.185
有個老套的笑話：
因網路的存在，
讓人們得以分享貓咪影片。

00:04:12.185 --> 00:04:15.431
然而從一個很深刻的層次來說：
網路的存在，

00:04:15.431 --> 00:04:19.310
恰恰是源於一個奧地利物理學家
和他想像出來的貓。