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2018-11-05 2018年11月1∼3日 法王尊者與華人量子科學家對談 參觀人次:48
 

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2018年11月1∼3日 尊者與華人量子科學家對談 
11/1
https://youtu.be/1ZQHiSEqOYQ

第一天
李世昌院士: 時空的對稱性與量子物理

在過去七十年中,我們對基本粒子的強作用,電磁作用,與弱作用有了許多了解。這些對粒子物理的認識主要是基於對稱性、量子場論以及許多實驗的確認。然而,在另一方面,我們對時空對稱性的了解卻從牛頓與愛因斯坦的年代以來並沒有增進許多。在這場對談中,我將首先依據我的了解,回顧牛頓與愛因斯坦對時空對稱性的看法。接著,我也會解釋基本的量子原理,並討論將時空對稱性與量子物理融合在一起的可能性。

陳啟東博士: 糾纏的世界

量子力學在我們的日常生活中隨處可見。例如:植物的光合作用和候鳥遷移過程中的鳥類導航。疊加和糾纏是量子力學的獨特特徵,亦是當前量子計算和量子資訊技術的關鍵。在此次演講,我將舉例說明疊加和糾纏。根據糾纏理論, 當許多粒子連接在一起並且產生量子糾纏時,測量其中一個粒子的量子態會導致所有其他粒子的量子態塌縮。然而,在測量行為之前,粒子確實沒有確定的狀態,而是處於所有可能狀態的疊加。我們可將宇宙視為由所有粒子的量子態組成的波函數,因為宇宙中的一切都是相互連繫的。我們的社會也是如此,所有人都是相互連繫的。

陳岳男教授: 從量子物理學到量子生物學

量子相干性和糾纏態在量子力學的發展中扮演著重要的角色,量子世界中許多有趣的概念都違背我們日常生活中的經驗與直覺。在本次演講,我將先從眾所周知的非定域性開始講解,並介紹Leggett-Garg不等式(一種時間量子關聯性) ,它違背我們對宏觀現實主義的直覺。由於量子力學讓疊加原理能應用於因果關係,我會順著這個主題再介紹另一個新發展領域—量子因果關係。除了基本概念,近期的科學證據顯示各種生物體可能利用量子力學的某些特徵。這些特徵超出了簡單量子效應,可能包括將量子相干性應用於重要的生理時間幅度。在演講的最後,我會總結複雜量子效應應用在光合作用光採集和鳥類磁接收中的最新研究結果。

林尚佑教授:現代光子革命 —太陽、燈泡,以及光子晶片

西元1900年馬克斯普朗克(Max Planck)從著名的黑體輻射定律中導引出可以被量子化的光波並稱之為”光子”。這個黑體輻射定律設定所有在平衡中的熱物質的發射密度的上限。深深影響我們生活的太陽光就是最為人知的黑體輻射例子之一(還有我們的視覺、人類的晝夜規律、植物生長、地球能源等都是)。在1879年湯姆士愛迪生(Thomas Edison)發明了真空管電燈泡,這也是另外一種在溫度低於3000oK的黑體輻射所得到的結果。超過一個世紀以來,燈泡一直是人類最普遍使用的照明設備。雖然燈泡簡單好操作,但是發光的顏色、偏光性與發光光域等無法得到很好的控制,而且發光的強度也被普朗克定律所限制。在這次對談,我將描述光子科學變革的新趨勢。當第一個電晶體在1947年被發明時,現代的電子變革開始發展。當1990年半導體科技開始與奈米科技結合, 並且可以完全掌控光子在晶片上的發射時,現代光子變革開始展開。這一變革導致了實現高速通信傳輸的高效能光子晶片、智慧手機上栩栩如生的顯示器、再生能源的太陽能晶片,運用發光二極體於智慧照明、健康照明、有效提升植物生長的照明,而微米小型雷射更帶來最新的3D人臉辨識。最後,從科學發明的角度,晶片化的技術還會帶給我們一種全新的熱光源,遠超過普朗克黑體輻射的發光限制。

11/2
https://youtu.be/YKVlaplUeZA

李定國院士:超導性之衍生宏觀量子現象

在自然界,有許多例子是因為在眾多元素彼此相互作用之下而出現新的衍生現象(emergent phenomena)。在多電子系統材料的量子世界中,超導性是非常引人入勝的領域。超導、零電阻和邁斯納效應(Meissner effect)的特點就是宏觀的量子現象。我們將討論量子態的形成機制和相干性的概念。

吳茂昆院士: 超導性 — 一種新的量子態

超導是一種的新奇的現象,這種現象是驚人的量子世界的巨觀呈現。在超導體中的零電阻使得電流在傳輸時不會有任何能量損失。因此,在節約能源上,超導的這個零電阻是一個很令人嚮往的特徵。在三十多年前,以銅為基礎的高溫超導體的發現讓人們對於把超導體拿來做實際的應用產生了很大的期望。然而,高溫超導性是怎麼產生的這個問題,到目前為止在科學上仍然是一個謎。最近,有人發現一些含鐵且可能是讓超導性之所以能產生的關鍵物質。這類物質的發現在幫助人們了解高溫超導的物理上創造出了一個令人興奮的平台。透由許多傑出研究團隊的努力,這個研究領域上前有未有的進展揭示出,在物質的晶格中,鐵元素的空缺以及這些空缺在分布上絮亂的程度對於超導性的出現是很重要的。

張綿福教授:量子傳輸 — 線性疊加和非線性衍生

線性疊加在量子力學中是一個強而有力的概念。而在量子力學中,描述一個粒子波函數的薛丁格方程式是一個線性的微分方程式。波函數隨時間的演變包含了許多不同粒子運動路徑的線性疊加,而在此彼此疊加的路徑當中,有許多路徑在古典力學中是不被允許的。路徑的疊加在量子計算的演算法中,是這些演算法強大計算能力的基礎。在這場對談中,我將首先描述在電子傳輸實驗中的路徑疊加原理。此中,我會討論楊格的雙狹縫干涉實驗在電子傳輸實驗中的類比,也就是電子的物質波在同時以兩個以上的路徑傳輸後,在環狀幾何或相關幾何的狹縫所造成的干涉。此外,我將特別探討量子力學中的Aharonov-Bohm 效應,並描述這個效應在區分一個體育場形狀的混沌空腔以及一個圓形的非混沌空腔的結果。這個例子將可清楚地描述一個正在傳輸中的電子的波動的線性疊加。雖然薛丁格方程式是一個線性方程式,但非線性的傳播仍然可以在關聯系統中透過電子之間的交互作用而發生。我將以一維的Luttinger流體系統描述電子在以相關聯的方式傳輸時所產生的非線性傳輸的特徵。這種非線性傳輸的實例包括了,發生在分數量子霍爾效應流體邊界以及一維超導奈米線的電子傳輸。

牟中原院士: 水 — 最不尋常的液體

在我們的日常生活中,水是最重要也是最豐富的物質。在科學家的研究堙A不管是地球化學還是生物化學,水是最常被用來作為化學反應的溶劑。然而水也是一個非常特別的液體,大部分液體在變成固體的時候,固體沉到液體底下, 然而冰卻浮在水面上。一般的液體會隨著溫度的上升而體積變大,然而水卻相反,在小於4o C的時候,溫度上升體積反而縮小。這些水的特殊性質使其具有支持生命的作用。水有這些特殊性質的關鍵原因是水分子之間異常強的氫鍵相互作用的結果,人們可以從水的氫鍵模型中理解許多性質。然而在科學領域中,水還有很多神秘的特質尚未被理解。在這個演講中,我會說明目前在科學上對於水的理解,並指出對於水的科學討論所涉及的爭議。

11/3
https://youtu.be/gr2NbBdhxRk
李遠哲院士:地球永續發展的挑戰及機遇
當我們討論人類在地球上的永續發展時,認知人類社會已使地球超過負荷長達半世紀之久是非常重要的。我們必須要重新思考審視何謂發展的真實意義。氣候變遷的難題需要全球性的解決方案。現今,我們面臨的是一個全球性的問題,僅靠單一個國家或一群科學家是無法解決的。對地球來說,重要的不是哪個國家的哪個社區排放了多少二氧化碳,而是全人類的溫室氣體排放總量。在2015年12月,來自全球各地195位政治領袖齊聚於COP21巴黎峰會。將全球氣溫上升限制在1.5至2.0℃的最終決議是極富歷史性意義的大覺醒。為了達成此一目標,人類社會必須在本世紀下半葉實行低碳化並實現碳中和。雖然COP21的決議不具強制性,但每個國家都應遵守其承諾。顯然,我們需要更健全的全球性機構,因為以國家為基礎成立的國際組織經常陷入「合作」與「競爭」的兩難困境。如果我們能挹注充足經費研發能源的轉換、儲存與運輸,科學家認為人類有可能在本世紀中葉就實現碳平衡(碳中和)。到2050年,全球暖化加劇將帶來更頻繁且嚴重的極端氣候現象。人類最終會意識到,真正威脅人類生存的並非入侵國境的敵人,而是人類自己促成的氣候變遷。世界各國已經花費全球GDP的2%在國防上,這些錢應該用來做能源轉型研究。我們應該學習面對「真正的敵人」。
我相信為了全球的永續發展,我們必須遵循以下途徑: 
• 全球性議題,全球性解決
• 回歸自然,回歸陽光
• 活的更好,用的更少
• 控制人口膨脹
• 增進全球平等
我們的時間所剩不多了,除非我們學著將人類化作一個全球群體,立即將知識化作行動,否則人類將難以繼續生存與繁榮。

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