2015年12月31日 星期四

2015年我最愛的電影

新一年,祝大家新年快樂,唔使oncall。

順便總結2015年我最愛的電影 (排名分先後):


10.
《美國狙擊手》
這部戰爭片,動作場面固然好,也非常緊張刺激。但比起一般戰爭片,它多了點人性,很人性化地講戰爭怎樣改變一個人。典型的戰爭片,總有個軟弱膽小的士兵,經過一連串血腥的戰事後,成長了,變得勇敢。這套卻從一個相反的角度探討戰爭對人的影響,談一個忠實的愛國士兵,美國史上最強狙擊手,怎樣受到戰爭摧殘,最後由滿懷鬥志變回一個害怕戰爭的普通人。這樣比較寫實,也比較有人性。電影最後一幕很令人震驚,而且是真人真事。所以有時候,也許真實世界比電影更有戲劇性。

9. 《大眼睛奇緣》
鬼才導演添布頓回歸平實的作品,真人真事,講述女主角畫家晝的「大眼娃娃」很受大眾歡迎,得到極高的藝術評價,但她不善詞令,丈夫卻有不爛之舌,丈夫要女主角承認晝是他畫的,她又因為家庭,因為愛情而接受了,後來才發現受騙。劇情曲拆緊湊,如此有戲劇性實在難以令人相信是真人真事。電影又帶到了藝術評論的意義、次文化的價值、藝術與家庭的衝突等話題。而且男女主角都是超水準演出,女主角完全演活了一個有才華的失婚女子帶著女兒,必須倚靠男人的無助感。男主角則一副騙子相,把口「浪」過油,死剩把口,人見人憎之餘又很惹笑。這套電影,討論的人不多,但我覺得是套很好看的遺珠。

8. Stand By Me : 多啦A夢》
故事似曾相識?就是似曾相識才難能可貴。反正入場看的人大多都不是為了看新意,而是要看回憶。這個故事,正正是有滿滿的回憶。故事把6個多啦A夢本來獨立的短篇改篇成一個非常感人的故事,但又改得非常流暢,可以說是毫無遺和感。電影中出大雄考試零分、偷看靜香洗澡、被胖虎打、被狗追的情節也是大家早已見憤見熟的,但看起來依然非常有感覺。剛考這是保全叔的遺作,令人倍覺感動及懷念,特別是他的一句「我唔可以再留係度,真係要走喇!」。

7. 《星球大戰:原力覺醒》
完美地示範何為一部成功的經典作續集。致敬之餘又加入新原素,但同時又不會無視或忽略了前作的設定。各個令人心情激動的經典元素總是在一個令人意想不到的時刻出現,為星戰迷帶來一幕幕高潮式的驚喜,差不多每一個情節都是設計到令星戰迷尖叫的,可以想像星戰迷真的會看到情不自禁的高呼起來。就算以非星戰迷的角度來說,這也是一部劇力逼人,劇本完整,人物形象鲜明,特技精彩的高水準電影。

6. 《職業特工隊:叛逆帝國》
融會了前幾集最出色的地方,可謂更勝首集經典,青出於藍勝於藍。故事比首集更精彩,結局轉了兩三轉,局中有局再有局,回歸到首集「諜中諜」的故事模式,而且牽涉到美國中情局,英國軍情六署,幾個署長,幾個國家首相,把特務的世界描繪得繪形繪色。電影又繼續大玩幽默,大放笑彈,令大家在緊張過後得以輕鬆一下。 動作場面方面,繼續有很多mission impossible。半空爬飛機(那是Tom Cruise本人,沒有用替身呀!!!)、徒手潛水潛入保安系統、摩洛哥飛車,令人腎上線素急升。

5. 《玩轉腦朋友》
Pixar再創新經典,前作《Up》是用頭十分鐘去搾取你的眼淚,《Toys Story 3》是用尾十分鐘去搾取你的眼淚,《Inside Out》是用全套電影去搾取你的眼淚。這電影為動畫定了一個新高度,那份創意是驚為天人的,原來抽象的情緒及認知可以用這樣生動可愛的動畫人物表達的。而它們帶出的喻意卻非常感動而發人深省,原來人要成長,有些童年的回憶就必須要遺忘;原來悲傷有時候是必要的;哭過了,我們才會成長;哭過了,我們才會珍惜自己所有,珍惜自己的家人、朋友,所有關心自己的人。

4. 《復仇者聯盟2:奧創紀元》
老一輩很自豪於他們有《星球大戰》,我也可以很自豪地說我們這一輩有《復仇者聯盟》。《奧創紀元》也許少了首套《復仇者聯盟》的驚喜,但精彩動作場面由開頭帶到完場,同時有大量笑點,劇本也明顯經過悉心設計,令沒有獨立電影的成員可以大放異彩。作為Marvel Cinematic Universe Phase 2的重頭戲,這部電影作了很好的過渡角色,回應舊作,同時鋪排新作,很多劇情都幫助構造一個更大更完美的世界觀,令人無比興奮這是熟悉前作的Marvel迷特別能感受到的誠意。

3. 《我的少女時代》
台灣拍的青春愛情電影果然很讚,繼續讓你初段笑得肚痛,後段哭得眼紅。被譽為女性版的《那些年》,但結局筆鋒一轉,竟然從男生角度再把故事回看一次,把男生都感動得鼻子酸酸。然後你發現,徐太宇做的那些傻事,不正是當年初戀暗戀時,我和你做過的事?那真是令人懷念的初戀暗戀心跳回憶。

2. 《火星任務》
近年太空電影屢創經典,有別於《引力邊緣》的孤寂、《星際啟示錄》的情感,《火星任務》有的是幽默。一部太空版《魯賓遜漂流記》,太空人流落火星,太空總署地勤人員、太空船人員及太空人自己,三方合作,完成拯救任務,過程鬥智鬥力,驚嚇刺激。而太空人在任何情況都保持正面樂觀及懂得自嘲,令觀眾可以在緊張環境中鬆一口氣。加上此電影在科學上很準確,令熱愛科學的小弟看得很滿足。太空電影再一次創下新經典。

1. 《解碼遊戲》
冷門?也許有點。
但這電影的確是每一環節都是最頂尖的。
劇本,劇力逼人,盡是文戲卻驚險萬分,表面上是破解德軍密碼機Enigma的故事,卻又加入迫害同性戀、戰爭中的人性爭扎等令人意想不到的元素。「Stay weird, stay different」,它做到了。
導演,以三個不同時空的故事線說故事,結尾卻緊緊地相扣起來,帶出的盡是主角的寂寞與遺憾。
男主角,Benedict Cumberbatch做的是演帝級演出,每一個表情都流露著複雜的,天才的自傲與寂寞。電影最尾一幕最為精彩,所演的痛苦是會令人內心揪動的。他拿不到影帝只是因為上年有個更神級的「霍金」Eddie Redmayne,是時不予他。
女主角,Keira Knightley一向是氣質女神,今次演的天才女生卻被家人強逼出嫁,及後與男主角生了一段極微妙的感情,演出也很討好。

總之,雖則這電影有點冷門,但它每一部分都可是最頂尖的,最精彩的。

2015年12月23日 星期三

《星球大戰:原力覺醒》:抵你咁紅,實至名歸




其實,你不用進入戲院已經能夠感覺到Star Wars的威力。當商店都充滿著Star Wars的擺設,身邊的朋友都為Profile Picture加上光劍,隨處都聽得到「may the force be with you」的時候,你就知道Star Wars的時代已經來臨。

小弟其實並非星戰迷,甚至從沒有看過之前的6部星戰,不過今次的星戰風潮如此狂熱,小弟才特意約了友人馬拉松式把大部分的舊作看完。其實前傳真的比較普通,真的難以和經典的首個三部曲相提並論。

那今次的新作又如何? 比前傳高班太多了!!! 絕對稱得上本世紀最有誠意的經典作續集。一部經典電影續集要成功是不容易的,致敬之餘又要加入新原素,不可把同一條橋段重覆又重覆地再用,但同時又不可無視前作的設定,更不可把前作完全抺去,把一切重來一次。這部《原力覺醒》可說是完美地掌握了這個微妙的平衡,可以想像星戰迷真的會看到情不自禁的高呼起來。而且那些令人心情激動的經典元素總是在一個令人意想不到的時刻出現,為星戰迷帶來一幕幕高潮式的驚喜。

就算以非星戰迷的角度來說,這也是一部劇力逼人,劇本完整,人物形象鲜明,特技精彩的高水準電影。其中小弟特別喜歡飾演女主角的Daisy Ridley,那份純樸但堅毅的氣質真的很適合當這角色。

不過如果要吹毛求疵的話,有兩點可以做得可以再好一點的。第一,奸角Kylo Ren很沒有吸引力,跟黑武士差了幾萬仗,剛出現第一幕他用原力停住光子彈其實是很有型的,但之後卻發現他只是一個盲目崇拜偶像的不肖子,帶黑面具純粹是崇拜黑武士,是沒有用途的,可以隨意除下,但一除下就令人失去幻想了。

第二,電影很多情節太過熟口熟臉,整個脈絡都太有《A New Hope》的味道。雖說致敬,有些情節的重現是令星戰迷興奮的,但如炸death star的橋段其實已經用過兩次,今次是第三次了,感覺有點重覆。

總的來說,這是一套正宗拍給星戰迷看的電影,入面所以元素都可以令星戰迷興奮,差不多每一個情節都是設計到令星戰迷尖叫的。如果我是星戰迷的話,這部電影肯定有101分。但雖然我不是,我也決定給


史丹福推介度:85/ 100

2015年12月19日 星期六

2015年史丹福電影名單

快到年尾,寫電影總結之前打算數一下自己今年看過多少套電影,原來也不是算太多啊:
1. 緣來不是我女友 (What If)
2. 美國狙擊手 (American Sniper)
3. 解碼遊戲 (The Imitation Game)
4. 多啦A夢:Stand by Me
5. 馬丁路德金:夢想之路 (Selma)
6. 皇家特工:間諜密令 (Kingsman: The Secret Service)
7. 雛妓
8. 衝鋒車
9. 狂野時速7 (Furious 7)
10. 復仇者聯盟:奧創紀元 (Avengers: Age of Ultron)
11. 赤道
12. 凸務Madam (Spy)
13. 加洲大地震 (San Andreas)
14. 侏羅紀世界 (Jurassic World)
15. 賤熊2 (Ted 2)
16. 未來戰士:創世智能 (Terminator: Genisys)
17. 迷你兵團 (Minions)
18. 蟻俠 (Antman)
19. 玩轉腦朋友 (Inside Out)
20. 職業特工隊:叛逆帝國 (Mission Impossible: Rogue Nation)
21. 幸福摩天輪 (Hungry Hearts)
22. 移動迷宮:焦土試煉 (Maze Runner: The Scorch Trials)
23. 來自星星的PK (PK)
24. 火星任務 (The Martian)
25. 我的少女時代
26. 換諜者 (Bridge of Spies)
27. 007:鬼影帝國 (Specter)
28. 飢餓遊戲終極篇:自由幻夢2 (The Hunger Games: Mockingjay Part2)

2015年12月6日 星期日

最近看的幾本科普書

古語有云:「三日不讀書,則語言泛味,面目可憎。」早陣子史丹福實在忙碌,都沒有甚麼時間看書,需不致面目可憎,但生活也確實很泛味。所以史丹福決定重拾一下當年的興趣,多忙也要看看書。以下是幾本近來看過的科普書。

1.《創世第八天》 作者:賈德森 





這本實在好看,洋洋灑灑三大本,分DNARNA、蛋白質三部曲,細說上世紀五、六十年代分子生物學高速發展的歷史,從發現DNA結構,到DNA轉碌及控制、破解DNA密碼、發現RNA功能,再到發現血紅蛋白結構、分離出抑制子... 作者親身訪問眾多明星級科學家,又加入當年他們的信件,令我們可以親身體驗他們的思考過程,面對的困難及如何克服它們。這部書談的不是抽象的科學觀念,而是科學家們的故事。

人們常說,上世紀的科學界有兩個令人振奮的黃金時代,一為二、三十年代的量子力學,二為五、六十年代的分子生物學。小弟自問對量子力學的歷史略有認識,坊間講述量子力學歷史的科普書也確實有不少,但如此詳述分子生物學發展的書倒真是第一次看。物理學中很多的明星級科學家都以天才見稱,可以單憑思考及理論建立出一整套新學問,但分子生物學家往往需要以實驗配合,他們往往為一個問題工作十多年,如比魯茲(Max Perutz)就曾用近廿年時間解出血紅蛋白的結構,那份毅力及堅持就更加令人敬佩。以下就是血紅蛋白的結構,當看一下你已經可以想像到把它解開是有多困難及需要多大的毅力。

理論上,我們的醫學院課程都有教過所謂的「分子生物學」,但當我問一下自己讀完這5年後懂得多少分子生物學,說來慚愧,實在不多。也許史丹福遲些有空真要好好學習這學問,學習一下科學家們智慧的結晶。

2.DNA 生命的秘密》 作者:詹姆斯.華生  (James Watson)



雖然這書的書名比較老套,不及上一本《創世第八天》般有詩意,但看看本書的作者就知道它絕不簡單。James Watson!!! DNA結構的發現者!!! 簡直可以就是DNA之父。試問有誰比他更適合去寫一本關於DNA的書?

華生當年年少輕狂的時候曾寫過一本極具戲劇性,也很具攻擊性的自傳──《雙螺旋》(強力建議電影製作商改篇成電影)。事隔多年,這本《DNA 生命的秘密》平實多了。簡略地介紹一下遺傳學的興起、DNA結構的發現及轉錄過程的研究,之後就開始探討很多DNA的最新發展,如生物工程、食物基因改造、醫學用途、身份及親子鑑定等法證應用,以至人類起沿的研究。

本書也探討了一些DNA研究的道德問題,及華生自己的立場。書中有一個很令我印象深刻的,說如果因為一些未知的,假設的風險而質疑基因技術,那就好像當初哥倫布遠航時被人質疑萬一發現地球是平的時候該怎麼做,水手可以朝地球邊緣的安全地帶前進多遠一樣荒謬。

正如書名所說,DNA透露了生命的秘密,但其實除了生命的秘密,它更透露了人性的秘密,這正是本書最精彩之處。

3.《胡桃裡的宇宙》 作者:史蒂芬‧霍金



提起科普書,真的不能不提霍金。霍金靠物理賣的書,比麥當娜靠性賣的書還要多!科學愛好者大概都看過大名鼎鼎的《時間簡史》,這本《胡桃裡的宇宙》所介紹的是比《時間簡史》更尖端的物理學。霍金嘗試用簡單的文字與圖像去介紹非常抽象的物理理論,如P維膜、M理論、全像性。坦白說,這些理論是有些超過了史丹福的理解能力了,但真的覺得眼界大開。當小弟覺得量子力學及相對論已經非常怪異的時候,霍金令我們知道原來世界可以比我們所想的還要怪得多。所以說物理大師果然是物理大師,雖然真正明白的新知識不多,但感覺上是站了在大師的肩膀上,令自己看得更高更遠。

2015年11月30日 星期一

《007:鬼影帝國》:愛之深,責之切




小弟一直是Daniel Criag鐵金剛系列的粉絲,小家說Daniel Criag不夠英俊不夠靚仔,我卻覺得這才是人性化的,有血有肉,貼近現實的James Bond。這系列從Casino Royale開始已經一嗚驚人,Skyfall更是難得的有人情味,這系列的鐵金剛不再只是傳統的,打不死的,有靚車靚錶靚女加各式各樣神秘武器的James bond。這系列成功之處在於除了動作之外,也明顯在劇本中花了不少功夫,加入更多吸引人的元素。

新一集Specter,卻似乎走了回頭路,靚車靚錶靚女,動作場面出奇地精彩,但卻劇本卻少了從前的細膩。小弟覺得今集的劇本是略欠完整的,有些情節未能自圓其說。其實導演是有誠意的,想把之前的幾集內容融入新一集,更令Casino RoyaleQuantum of Solace的奸角Mr White重新出現,那心思是值得欣賞的,但之後的發展卻有點有心無力。連繫之前幾集的方法是之前的奸角全都是屬於組織SpectreQuantum屬於SpectreRaoul Silva又屬於Spectre,有點「隔硬來」導演又想帶出007的身世之迷,一樣是有誠意但有心無力,就是輕輕的口頭上交代了幾句。

今集的奸角Ernst Stavro Blofeld更是蒼白得要緊。飾演的Christoph Waltz是非常出色的演員,例如小弟就很欣賞他在年頭《大眼睛奇緣》的演出,但奈何在這套《007:鬼影帝國》中的出場機會實在太少,令他沒有甚麼表演機會,觀眾也沒有時間去感到心寒。

Ernst Stavro Blofeld痛恨James Bond的原因是他爸爸對James Bond太好,所以他就要殺死爸爸,假扮自己死了數十年,暗地裡慢慢折磨James Bond。折磨的方法就是很「隔硬來」地「你知道自己為什麼一直以來都這麼痛苦,附近所有女人都死去? 其實全都是我做的。哈哈哈哈哈哈」太沒有說服力吧。

好吧,千萬不要以為這是一部爛片,只不過是愛之深責之切,覺得它可以做得更好而已。先彈後讚,電影其實是一部非常精彩的動作片。有史以來成本最高的電影可是不容小覷的,單是第一幕的亡靈節的動作場面已經令人拍桌驚嘆,特別是直昇機上的一翻爭鬥。之後的羅馬飛車、雪山追逐,都是令人讚嘆的。以動作場面來說,Spectre是新一輯系列中最精彩的。

另外要一讚的還有:
-          今集女主角很正,非常有味道,而且演出很出色,神秘、勇敢、善良,更令James BondCasino Royale之後重新墮入愛河,正
-          主題曲很強啊,不輸當年大放異彩的AdeleSkyfall


-          服裝來說也是新一輯系列中最有型的,白色西裝,太有型了
-          Daniel Craig依然是非常有味道,非常想他繼續演James Bond下去,可惜據聞這是他最後一集

總之,這是一部很精彩的007電影,之不過Skyfall把水平拉得太高,令人期望過大。不過反正人們一直說,單數007特別好看,雙數總是差一些,所以下一套007更加令人期待。


史丹福推介度:78/ 100

2015年11月7日 星期六

諾貝爾獎特寫:淺談10位諾貝爾物理學獎得主 (上)

之前說過史丹福自小就喜歡閱讀科學家的事跡,並且很敬重以科學知識改變世界的科學家。所以除了今年的幾位諾貝爾得獎者外,小弟實在很想藉此機會介紹一下以往的一些著名的,重要的諾貝爾得獎者。今次先介紹10位諾貝爾物理學得獎者。


物理學界特別盛產天才,其他如化學或生物醫學獎的得獎者當然也是聰明的,但那些學問的本質是需要慢慢累積的實驗去推進知識的進展,所以學者往往要花很長很長的時間重複研究,才會有少量重要的進展,但物理學是很單純很美的,很多結果只靠思想就可以得到,所以理論往往是領先實驗的,不少天才物理學家可以只憑腦袋,只憑自己一人,就發展出一套全新的革命性理論,所以他們的故事也特別有趣。

1. 愛因斯坦 (Albert Einstein) (1921)
「他對理論物理學的成就,特別是光電效應定律的發現」

愛因斯坦向來是天才的象徵,他的名氣不僅深入科學界,根本上每個平民百性都聽過他的大名。據聞愛因斯坦的醫生們為了研究天才的大腦與常人有何不同,更特意留起了他的大腦,直到近年那醫生的後代才把愛因斯坦的大腦還給美國國家健康醫學博物館。

二十世紀兩門最偉大的物理理論,量子力學及相對論;量子力學由一大批天才科學家慢慢建立起來,而相對論則完全憑愛因斯坦一人之力創立。相對論完全扭轉了我們對時間與空間的理解。但它實在是非常難懂,狹義相對論還好,廣義相對論用的用上數學上的黎曼幾何,描述時空因重力的彎曲,實在是抽象複雜至極。在這學問剛誕生的時候,更有傳聞說世上只有三個人真正懂得相對論。

你可能會問,這樣抽象的理論,有甚麼用? 你錯了,我們日日用的GPS全球衛星定位系統,全靠校正了相對論引起的誤差,才可以如此準確,否則GPS系統每天將會累積大約10公量的定位誤差,這樣的GPS系統可以說完全是廢物。所以,請不要在每學一門學問的時候都問它有何用? 愛因斯坦創立相對論時也不會知道它可以用來校正GPS系統,你現在這一刻看不到某一門學問的用處,不等如你未來用不著它。

不過也許相對論比那個時代起前了太多,很多科學家仍然對它抱有懷疑的態度,所以諾貝爾評審委員會是因為愛因斯坦另一早期的研究──光電效應而頒獎給他。愛因斯坦對此是頗為不高興的,他在諾貝爾得獎演講中完全沒有提過光電效應,全篇都是在談相對論。

但當然,光電效應也是非常重要的物理理論。愛因斯坦研究過的東西太多,狹義相對論、廣義相對論、光電效應、布朗運動、玻色愛因斯坦凝聚,每一個理論都足夠他拿一次諾貝爾獎。

光電效應是指光束照射在金屬表面會使令它發射出電子,但實驗結果顯示發射出電子的能量與光的強度無關,而是與頻率有關。也就是假如頻率不對,你用上世上最強的光都可能射不出一粒電子,反而如果頻率夠高,輕輕的一照已經可以照出能量很高的電子。

光電效應的方程式是 KEmax = hf – W,其中KEmax是發射電子的最大能量,h是一常數Planck Constantf是光的頻率,Wwork function,是一種金屬的特性,指要多大的能量才可讓光打出電子。




典型的光電效應實驗是這樣的,在高中物理課本都常常出現。Stopping potential是需要用來停止電子的電壓,由於E = qV,所以我們可以透過電壓來計算出射出電子的能量。光的頻率越高,射出電子的能量越高,stopping potential也越高。關係可以用以下圖表表示。




如果頻率不夠高,就算用多強的光都射不出電子。但如果頻率夠高,反而很微弱的光都射得出電子。為甚麼會這樣? 愛因斯坦的解釋如下,光的能量由光子攜帶,光子的能量是hf,如果光子的能量大於work function,就能給自己的能量電子,把它射出射出,否則光子會攜帶走自己的能量,不會給電子。

打個比喻,某間大學只收會考(年輕一輩的請當DSE好了)25分以上的學生。一間band 1中學有50個學生,每個都拿30分,一間band 3學校有500個學生,每個都拿10分。Band 1總分1500band 3總分5000,但band 1學生能進大學,band 3學生反而不可以,為甚麼? 因為進大學是考慮個人的分數,不是整體的分數。同樣道理,射出電子是靠個別光子的能量,不是光的總能量(也就是所有光子的能量總和)

這為甚麼重要? 因為科學家一直以為光是波,愛因斯坦現在證實了光是粒子,是對物理學,特別是量子力學,影響深遠。最後科學家們發現,原來光既是波,又是粒子,甚至世界上的所以事物,都可以既是波,又是粒子。我們稱之為波粒二象性 (wave particle duality)

2. 海森堡 (Werner Heisenberg) (1932)
「創立量子力學,以及由此導致的氫的同素異形體的發現」

凝聚體物理學的奠基者,蘇聯理論物理學派的開創人之一,諾貝獎物理學得獎者朗道(Lev Landau),曾用對數尺度來給物理學家排序,從15。第一等級的物理學家比第二級的影響力大十倍,以此類推。他謙虛地把自己列為2.5,直到晚年上升為2。第一等級的只有很少數,而海森堡是其中一位。(而愛因斯坦則是0.5)

愛因斯坦憑一己之力創立相對論,海森堡雖則未算憑一己之力創立量子力學,但他可第一個提出現代量子力學的人,他用完全不同於古典力學的方法,提出「矩陣力學」。

當時,波耳(之後會再介紹他)透過其原子模型把舊量子力學帶到高峰,但他自己也承認這模型仍有不足,這模型只有談到how,但沒有談過why。海森堡於是一直思考,並提出新理論,他認為,在某一個給定的時間點,一個電子所處的位置是無法確定的,也無法跟蹤它的軌跡。所以波耳所提出電子的位置、速度等通通都不存在,也就是他提出的電子軌道也不存在。我們沒有辦法用傳統的數字來描述電子,於是他引入了矩陣(matrix)來描述他們。沒錯,就是我們以前高中數學學的matrix。於是這個新理論被稱為矩陣力學。

除了矩陣力學外,他的另一個偉大貢獻就是所謂的「測不準原理」(uncertainty principle)。人類一直很自信地以為自己可以測量所有東西,甚至有科學家提出過理論上只要我們測量好世界上的一切,我們就可以憑科學定律完全預測未來世界發生的一切。但海森堡把他們的希望打破了,他提出在量子的世界裡,如果你想準確測量位置,就無法準確測量動量(momentum);如果你想準確測量動量,就無法準確測量位置。ΔxΔp≥ /2,其中Δx是位置的不確定量,Δp是動量的不確定量。

其實原因也不難明白,因為電子是波。假如一個波有一條完美的sine wave,那我們就可以完美地知道它的波長,從而完美地知道它的動量(p=h/λ)。但你看到的每個波幅都一樣地高,所以我們其實對電子的位置一無所知。



那如果我們想準確地測量位置呢? 那也非不可,只要把不同波長的電子加起來就可以了。看看下圖,不同波長的電子加起來,位置的不確定量少了,對嗎? 如果我們把無限多個不同波長的電子加起來,我們便可以完美地知道它的位置,但同一時間我們把無限多個不同波長的電子加起來,也意味著其實我們對波長一無所知。



簡單些來說,我們無法知道世界上的一切。這不只是一個物理原則,甚至還帶多少哲學的意味。


小弟很難用三言兩語來表達海森堡的偉大,因為他的理論的確不太好懂。但如果我們用樂壇做比喻,如果愛因斯坦是物理學界中的張學友,那海森堡至少是物理學界中的陳奕迅。如果我們用球壇做比喻,如果愛因斯坦是物理學界中的球王比利,那海森堡至少是物理學界中的馬勒當拿或者朗拿度。所以大家在認識愛因斯坦、牛頓之餘,也真應認識一下這位偉大的物理學家。

3. 薛丁格 (Erwin Schrödinger) (1932)
「發現了在原子理論裏很有用的新形式」

薛丁格是物理學界中的另一位陳奕迅,另一位馬勒當拿,大既與海森堡齊名。你一提起海森堡,另一個提起的必定是薛丁格。

當年在一個討論會上,薛丁格被安排報告德布羅意(de Broglie)的工作。德布羅意是研究電子波動理論,並提出粒波二重性的著名物理學家,獲得1929年諾貝爾物理學獎。當時大會主持對薛丁格的報告很不滿意,說研究波動就應該先建立波動方程式。

薛丁格於是就立即全力思考,最後數星期後就解決了這問題,再次報告。這個方程式就是量子力學中最基本最重要的方程式──薛丁格方程式。那地位就好像F=ma在牛頓力學的重要性一樣。薛丁格方程式用波函數去描述電子,波函數的平方就是電子位置的機率密度函數。方程式是一條偏微分方程,是一般科學家都懂得,非常常見的數學,比海森堡的矩陣力學平易近人,容易學習,連像史丹福這樣的一個門外漢都懂得使用。這條量子力學中最基本最重要的方程式如下:



諾貝爾委員會獎勵薛丁格「發現了在原子理論裏很有用的新形式」,當中的新形式,就是用波動方程式代替矩陣。但兩個理論完全不同,究竟誰對誰錯? 其實兩個都對,薛丁格後來證明兩個理論其實根本上是一樣的,只不過是形式不同。所以海森堡及薛丁格二人並稱為現代量子力學之父。

有趣的是,海森堡拿1932年諾貝爾獎,薛丁格拿1933年諾貝爾獎。但他們二人的獎項(連同狄拉克,之後會介紹)可是同時間頒布的。1932年的時候,諾貝爾評審委員會宣佈該年的諾貝爾物理學獎延期,在1933年的時候,才宣佈1932年的諾貝爾物理獎頒贈給海森堡,1933年的諾貝爾物理獎頒贈給薛丁格。這種宣報方法在諾貝爾獎史上前所未見,也許就是因為二人的成就是不可不相提並論的,他們不想先頒發給二人中的任何一位。

4. 波耳 (Niels Bohr) (1922)
「他對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究」

中學生學習原子模型的時候,總會提到3個模型。J.J.湯普生(J. J. Thompson)的布葡萄乾蛋糕(plum pudding)模型、盧瑟福(Ernest Rutherford)的原子行星模型,再到終極的波耳模型。其中盧瑟福是J.J.湯普生的學生,波耳又是盧瑟福的學生,可謂三代同堂。

最為人所知的盧瑟福原子行星模型指電子像行星環繞太陽般環繞原子核公轉,就像下圖般。



這是最深入民心的原子模型。但它有個缺憾。根據麥克斯威方程,一個加速運動的電荷必會放射出電磁波,並損失能量。最後電子能量會越來越少,最後少得跌進原子核裡,但這明顯是錯的。拉塞福無法解釋這個矛盾,最後是他的學生波耳解決了這難題。

波耳本想把普朗克(Max Planck)的量子概念加到原子模型中,但一直苦無進展,直到波耳看到離散的原子發射光譜,他才突然恍然大悟,提出那震驚科學界的成名作波耳模型。

波耳模型有兩個創新的思想:
1. 電子的角動量必須量子化
2. 當電子由一個能量階升或降至下一個能量階時,會以電磁波,也就是光子的形式吸收或放出能量

何謂量子化? 「量子」一詞聽起來很邪惡,簡直就是人見人怕,一般人看見簡直就像見鬼的,生人勿近。量子力學發展到現在當場是複雜到極致,但其實「量子」一詞概念是簡單的,就是不連續的意思。高度不是量子化的,你可以高1.6米,可以高1.67米,也可以高1.658945386491045…米,沒有問題。但眼睛數量是量子化的,你可以有一隻眼睛,可以有兩隻眼睛,某些品種的外星人可以有13隻眼睛,但全宇宙沒有一種生物可以有4.731隻眼睛。之前談過愛因斯坦與光電效應,光的能量是量子化的,因此光的能量由光子攜帶,光子的能量是hf,光的能量必為hf的倍數。

波耳模型限定電子的角動量必須量子化,它必須是h/2π的倍數,之後請容史丹福用一點數學示範,這可是史丹福自己寫的啊(其實都是高中的數學及物理,不過不喜歡的話可以直接飛過)



所以,電子的能量也一樣是量子化的。最低的能量(n=1)-13.6eV,高一級(n=2)-3.4eV,再高一級(n=3)-1.5eV。所以當電子由n=2回到n=1時,會放出-3.4-(-13.6),也就是10.2eV的光子;所以當電子由n=3回到n=1時,會放出-1.5-(-13.6),也就是12.1eV的光子。所以氫原子受熱後放射的光譜不是連續的,而是斷開的,就如下圖般。這個現象透過波耳原子模型就可以清楚解釋。



波耳的理論是量子力學真正誕生前,最接近量子力學的理論,也令他得到了諾貝爾物理學獎。而他領導的哥本哈根理論物理研究所也成為了量子力學的重鎮,是現代量子力學的搖籃,可以就當年最好的量子物理學家都在哥本哈根,大家一想起哥本哈根,自然會想起量子力學。

值得一提的是,波耳其實跟醫學也有點關係。醫科同學還記得year 1 physiology教的Bohr’s equation? 就是那條計算肺入面二氧化碳含量的公式。此波耳不同彼波耳,原來發明Bohr’s equation的波耳是我們主角波耳的父親。波耳的父親是一位醫生及生理學家,是最先提出呼吸系統的deadspace,及研究其影響的科學家。

5. 蓋爾曼 (Murray Gell-Mann) (1969)
「對基本粒子的分類及其交互作用的研究發現」

世上有一類人,就像一本活的百科全書一樣,上知天文,下知地理,數理文學,每一不曉。蓋爾曼就是如此,他除了是物理天才之外,更是精通考古學、動物分類學、語言學。而且他非常非常有幽默感,最愛「玩嘢」。例如他曾用又曾用海鷗的叫聲為粒子命名,海鷗quark quark叫,所以有了quark這種粒子。又曾因跟人打賭,輸了的下一篇科學論文要有「企鵝」這個詞,最後他輸了而願輸服輸,畫了一幅企鵝形狀的Feynman diagram,最後這幅圖被科學界稱為penguin diagram。他又曾以佛家的「八正道」為粒子理論命名,最後他就是憑這「八正道」獲得了諾貝爾獎。

20世紀初,物理學家相信物質只由中子、質子及電子組成,簡單而美麗。到後來粒子越發現越多,越來越雜亂無章,越來越令物理學家困擾。以往,發現一種新粒子是令人興奮的,到了後來,發現一種新粒子是被人咀咒的。發現新粒子簡直是加重了粒子物理學家的負擔,粒子越多,他們越迷惘,直到蓋爾曼及他的「八正道」誕生

佛家的「八正道」為正見、正思惟、正語、正業、正命、正精進、正念、正定。



蓋爾曼的「八正道」如下:畫一個六角形,打橫的線代表奇異性(strangeness),向右下的線代表電荷。六個頂點,連同中間的兩點,就是「八正道」。



甚麼是奇異性呢? 蓋爾曼留意到有些粒子很容易從粒子對撞中產生,但又衰變得很慢,耍很多時間才會衰變成普通粒子,那實在太奇怪了,所以他把這特性稱為奇異性。

上圖中左面的「八正道」是重子(baryon),右面的是介子(meson)。我們以介子為例子,K0介子的電荷為0,奇異性為0K+介子的電荷為+1,奇異性為0π-介子的電荷為-1,奇異性為-1。如此類推,就填滿了「八正道」。它們兩幅圖分別被稱為baryon octetmeson octet

就如19世紀初期,化學家大放異彩,發現了一大堆化學元素,但同時也很雜亂無章。門捷列夫找到了了元素的規律,做了元素週期表,更憑著週期表的空位,完美地預言了新元素galliumscandiumgermanium,包括它們的原子量、密度、顏色等。而蓋爾曼的「八正道」就是粒子的週期表,而且蓋爾曼也憑它預言了一種奇異性為-3,電荷為-1的新粒子── Ω- 粒子。這次分類用了一個大倒轉三角,稱為baryon decuplet



為甚麼粒子有如此神奇的規律? 蓋爾曼進一步用數學方法預言出夸克。它猜想重子由3個夸克組成,介子由2個夸克組成。上夸克(up quark)電荷是+2/3,下夸克(down quark)及奇夸克(strange quark) 電荷是-1/3。只有奇夸克有-1的奇異性,其他的夸克都沒有奇異性。所以假如某一重子或介子的上夸克被奇夸克取代,它的電荷應該比原有的粒子少1 (因為少了+2/3,又多了-1/3),而奇異性就會增加-1,所以就會在原有粒子的左下。而如果某一重子或介子的下夸克被奇夸克取代,它的電荷應該和原有的粒子一樣,而奇異性卻會增加-1,所以就會在原有粒子的右下。沿著左下及右下的線伸展,就會有這些六角型及三角型的關係。


不過值得一提的是,蓋爾曼自己從來不相信夸克是真實的,他只把它們當成數學的工具。真正令大家知道夸克是真實存在的,是史丹福。哈哈,那當然不是小弟,我是指史丹福直線加速器中心。他們當時用電子射向質子觀看其散射,是一個高能量現代化版本的Rutherford scattering experiment (20世紀初發現原子核的實驗)

好,時間關係,暫時先談5位,之後有空再介紹一下另外5位。