媒體報導,元智大學日前舉辦宣傳記者會,多名學者提到,未來想進入AI科技業的學子,無論電機或資工領域,修習量子力學已不可免,例如台積電與各校合作的半導體學程,就非常重視固態物理與量子概念。https://www.cna.com.tw/news/ahel/202407300134.aspx
量子力學(Quantum mechanics)是物理學的分支學科,它描述原子尺度以下的粒子的運動, 是所有量子物理學科的基礎,包含宇宙學、量子化學、量子光學、量子計算、固態物理學與量子場論等。https://youtu.be/5tZmmrflnw4?si=BKSZmUKXrslc5yFT
量子力學理論的興起,原本是為了解釋與古典物理學不相符的觀測結果,例如德國普朗克在1900年假設能量子以解釋黑體輻射的奇特現象,而愛因斯坦在1905年發表的相對論中,提出光量子理論以解釋光電效應,他也是第一位提出「量子力學」這個名詞的物理學者。https://youtu.be/HtKmE_ut_1w?si=a9S_T4vV3SMWFJcb
之後由丹麥波耳、奧地利薛丁格、德國海森堡、玻恩與英國保羅·狄拉克等人,在1920年代中期全面發展新的量子力學。其中法國物理學家德布羅意於1924年提出的物質波是關鍵。https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/%E5%B0%BC%E5%B0%94%E6%96%AF%C2%B7%E7%8E%BB%E5%B0%94
物質波(Matter waves)是量子力學理論的中心部分,該理論指出所有物質都表現出波動性,粒子越小的波動性越明顯,例如電子束可以像光或水波一樣發生干涉與繞射,但一般質量很大的物體如棒球,運動時的波長太短,其物質波無法對日常活動產生實際影響。https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/%E7%89%A9%E8%B3%AA%E6%B3%A2
目前描述粒子運動的主要方程式有薛丁格的微分方程式,其解是稱為波函數的數學實體,它以機率幅的形式提供有關粒子的能量、動量與位置等有用資訊,波函數平方代表機率。https://www.wikiwand.com/zh-tw/%E8%96%9B%E5%AE%9A%E8%AB%A4%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F
簡單說,量子力學是一個能用來解釋微觀世界的理論,粒子具有波動性,薛丁格方程式(Schrödinger Equation)是主要數學工具,能夠預測極其微小粒子何時出現在何處的機率,如電子、質子等極微小物體。而古典力學只能用來解釋巨觀世界的理論,粒子就是粒子,用牛頓定律就能夠精確描述日常生活所見的物體運動,如飛機、飛彈等巨大物體等。
AI 包括電腦科學、資料分析與統計資料、硬體與軟體工程、語言學、神經科學,甚至是哲學和心理學,它是一組採用機器深度學習的技術,而電腦是由許多微晶片組成,它們之間如何運作,需量子力學知識。
至於宇宙大爆炸如何發生、星系與恆星如何形成與演化,乃至於暗物質與暗能量的本質與其作用,也都需要量子力學的知識,才能有進一步的了解。https://youtu.be/C8Q7NyaKDeQ?si=e_1yLKrNmhvm7xMN