目錄

一、「量子論」究竟是什麼？
量子論是微觀世界的物理法則 10
微觀世界與巨觀世界 12
相對論與量子論是自然界的兩大理論 14
理解量子論必須知道的兩大重點 16
量子論會完全顛覆你原有的常識！ 18
量子論說明了宇宙誕生的瞬間 20

二、兼具波動與粒子性質的神奇現象
電子及光既是波動也是粒子 24
波動究竟是什麼？ 26
光和波動其實是同一種東西 28
光的顏色不同是因為「波長」不同 30
「光是波動」所無法解釋的現象 32
光也具有粒子的性質 34
光究竟是波動？或是粒子？ 36
Coffee Break 夜空中的星星、晒黑的皮膚，與光的關係 38
探究原子真正的樣貌 40
正電會集中於原子的中心 42
把電子換成光來思考 44
電子在軌道上以波的形態存在 46
電子在軌道上移動的機制 48
Coffee Break 量子論的效果是肉眼看得見的？ 50

三、認識量子論最重要的「狀態共存」概念
一個電子可以共存於箱子的左右兩邊 54
電子的波動性質終於真相大白！ 56
一旦進行觀測，電子的波動就會縮為一點 58
「電子的波動」是怎樣的波？ 60
電子會「分身」同時存在於各個地方 62
「觀察前」為波動，「觀察到的瞬間」變為粒子 64
一個電子會通過兩道狹縫 66
Coffee Break 連愛因斯坦也對量子論抱持懷疑 68
歧異最大的量子論詮釋 70
「半死半活的貓」存在嗎？ 72
在微觀世界中，一切都變得曖昧不明 74
電子的位置與運動方向無法同時確定 76
量子論建構了對於真空的新認知 78
Coffee Break 未來已經決定好了？ 80
跟鬼魂一樣？電子竟然能穿過牆壁！ 82
因穿隧效應導致的原子核衰變 84
太陽會發光都要歸功於穿隧效應！ 86
空間之中交疊著許多的「場」 88
Coffee Break 無中生有 90

四、用量子論探討自然界的謎團
量子論扮演了物理學與化學的橋樑 94
量子論清楚解釋了週期表的意義 96
量子論也解釋了原子結合的機制 98
量子論也說明了固體的性質 100
量子論也可以解釋力的機制 102
下一階段的目標是發展「量子重力論」 104
Coffee Break 宇宙是「弦」構成的？ 106
透過量子論探討宇宙的起源 108
其實有很多個宇宙同時存在!? 110
用量子論的觀點解釋為何候鳥不會迷路 112
量子論的效應也顯現在光合作用上？ 114
Coffee Break 宇宙中的一切說不定都是「幻影」 116

五、應用了量子論的最新技術
以量子論為基礎的「原子鐘」準確度不同凡響 120
「雷射」也是量子論的產物 122
因量子論而有重大突破的半導體
已是當今社會的必需品 124
用「量子開關」打開保險箱！ 126
次世代的運算機器「量子電腦」 128
量子電腦擅長哪些運算 130
無法監聽偷窺！「量子密碼」將成為資安的關鍵 132
Coffee Break 雖然傳統卻可靠的「弗納姆加密法」 134
令人感到不可思議的「量子纏結」現象 136
世界各國都在緊鑼密鼓開發量子論的應用技術 138

附錄 十二年國教課綱學習內容對照表 141