量子論: 一探未來的科技趨勢

緒論
量子論是微觀世界的物理法則……………10
相對論和量子論是自然界的兩大理論……………12
量子論的重要概念－光和電子既是波也是粒子！……………14
量子論的重要概念－一個電子同時存在於多個場所！……………16
根據量子論，未來不是已經決定好的！……………18
專欄　博士！請教一下！！量子論只適用於微觀世界嗎？……………20
專欄　形形色色的占卜術能預測未來？……………22
4格漫畫　拉普拉斯和拿破崙……………24
4格漫畫　政治家拉普拉斯……………25

1. 光和電子既是波也是粒子
光和微觀物質具有「波粒二象性」……………28
19世紀時已將光視為波……………30
光的性質依波長而異……………32
光的能量是不連續！普朗克的「量子假說」……………34
愛因斯坦認為光具有粒子的性質……………36
如果光是單純的波，便無法說明這樣的現象……………38
因為光是粒子，夜空才有繁星點點……………40
究竟光的本體是波？或是粒子？……………42
電子也被認為具有波的性質……………44
波的性質與電子所在的場所有關……………46
專欄　德布羅意與物理學的邂逅……………48
專欄　雖然獲頒諾貝爾獎……………49

2. 一個電子同時存在於多個場所
微觀物質會使用「狀態共存」這種分身術……………52
顯示電子「波粒二象性」與「狀態共存」的實驗……………54
電子被觀測時，就從波變成粒子……………56
電子會分身而存在於廣大的範圍中……………58
一個電子能同時通過兩條路徑……………60
電子波與巨觀物體相撞會塌縮……………62
誰也無法預測電子位於什麼地方……………64
生與死並存的「薛丁格的貓」……………66
專欄　從貝殼可以聽到海浪的聲音……………68
4格漫畫　薛丁格的初戀……………70
4格漫畫　西方科學與東方哲學的邂逅……………71

3. 量子論闡述的瞹昧不明世界
電子的位置和運動方向無法同時確定……………74
使未來的預言無法實現的「不準量關係」……………76
愛因斯坦預言「幽靈般的超距作用」……………78
在微觀世界中，物質不斷地生成又消滅……………80
電子能像幽靈一樣穿透牆壁……………82
粒子藉由穿隧效應從原子核飛出……………84
專欄　博士！請教一下！！日常生活中有穿隧效應嗎？……………86
專欄　隧道頂部的風扇……………88

4. 在各領域蓬勃發展的量子論
量子論的發展催生了資訊社會……………92
電子雲闡明了週期表的意義……………94
沒有量子論便無法了解化學反應的機制……………96
電腦和手機都是藉由量子論而運作！……………98
磁浮列車藉由量子論而奔馳……………100
候鳥遷徙與光合作用似乎也和量子論有關……………102
專欄　創下金氏世界紀錄的JR磁浮列車……………104
量子論仍然無法說明重力……………106
期待量子論與廣義相對論的融合……………108
兩大理論的統合或許能闡明宇宙誕生之謎……………110
專欄　博士！請教一下！！量子論的「多世界詮釋」是什麼？……………112

5. 運用量子論的最新技術
實現超高速運算的「量子電腦」……………116
量子電腦運用了電子的「疊加」……………118
運用「量子纏結」的量子遙傳……………120
或許能利用量子遙傳進行通訊……………122
專欄　利用章魚捕蝦的漁民……………124