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娛樂城-如果這兩個太陽系相撞,行星將在各個方面彼此飛翔

娛樂城的兩個電子自旋方向必相反)。娛樂城因此,當兩個幾乎相同的電子接近時,它們互相排斥。娛樂城這就是物體看來是堅固的理由,其實只是幻象。事實上,物質基本上是空的。 「當我們坐在椅子上時,會以為我們與它接觸了。事實上,我們只是由於椅子的電子和量子力量 的排斥,懸浮在它上方少於一奈米(nanometer,即十億分之一公尺)處。這意味著,不論何時我 們「摸」某件東西,我們其實完全沒有直接接觸到,而是被這些微小的原子力分隔著。(這也意味 著,如果我們能夠使不相容原理失效,那麼我們將能穿牆。不過,沒人知道如何辦到。)

不僅量子理論使原子無法互相壓碎,它還將原子綁在一起成為分子。想像在某一瞬間,一個原 「子就像一個小太陽系,眾星環繞著太陽。現在,如果兩個這樣的太陽系相撞,則星球若非互相衝進 對方,就會向外飛向各個方向,導致太陽系崩潰。所以按照道理,當原子碰在一起時,它們應當崩潰。

事實上,當兩個原子非常接近時,它們不是彈開就是結合在一起,形成一個穩定的分子。原子 能夠形成穩定的分子的理由,在於電子可以由兩個原子共享。正常情形下,一個電子被兩個原子分 享是反常的。但由於海森堡不確定性原理,你無法確知電子在哪裡。原來它溢出到兩個原子之間, 把它們拉在一起。

「換句話說,如果你關掉量子理論,那麼你的分子會在互相碰撞時分開,而你會分解成粒子形成 的氣體。所以量子理論可以解釋,為什麼原子可以結合成固體物質,而非瓦解它們。 「這也是為什麼不會有「世界中的世界」的理由。有些人想像,我們的太陽系或銀河系,可能就 是另外的某一巨大宇宙中的一個原子。事實上,那是電影《MIB星際戰警》(Men in Black)中的 最後場景,整個已知宇宙事實上只是某些外星人球戲中的一粒原子。但,依據物理學,這是不可能 的,因為當我們的大小層次改變時,物理的原理也會改變。規範原子的規則與規範銀河的規則完全不同。

量子理論的一些令人費解的原理如下: 令你無法確知任何粒子的動量和位置—其中總是有不確定性。 《從某種觀點看,粒子可以同時在兩個地方。 《所有的粒子以不同狀態同時混在一起存在;例如,旋轉的粒子,可能是粒子中軸向上和向下同時並存的混合。 令你可以消失,而在另一個地方出現。

所有這些陳述似乎很荒謬。事實上,愛因斯坦曾說:「量子理論越成功,它看起來就越荒 唐。」無人知道這些怪理論從何而來。它們被認為理所當然,沒有解釋。量子理論有一個重要的意 義:它是正確的。它的正確性已經被度量至百億分之一,使它成為有史以來最成功的物理學說。

我們在日常生活中不會注意到這些難以置信的現象,是因為我們是由無數的原子所組成,而這 些效應,從某種意義來說,平均值達到平衡。

移動個別原子理查·費曼夢想有這麼一天,物理學家可以用個別的原子製造出分子。這在一九五九年,似乎 不可能。但那夢想的一部分,現在已經實現。

當我造訪在加州聖荷西的IBM公司阿爾馬登研究中心時,有機會 就近見證這一夢想的實現。我是要來見識一個不尋常的設備—掃描式穿隧電子顯微鏡(STM), 它容許科學家看到並操作個別的原子。這個設備是由IBM的娛樂城所發明,他們因此贏得一九八六年諾貝爾獎。