2019/01/21

跟媽媽們討論量子物理

某天跟一群媽媽去飯,飯後回味著雞絲魯肉飯的味道時,莎朗看到車子後座丟著一本費曼(Richard Feynman)的量子力學說:「看到量子這個詞就頭痛了。」

「怎麼會,量子力學很好玩的。不然我教你一下。」「算了吧,千萬不要。」

我跟她說:「量子力學最重要的想法是:一,你看到現在是這樣,但後面的發展沒有一定,全是機率。二,觀察的結果其實跟你觀察的手法有關。」

聽得她霧剎剎,就問:「你相信女兒在學校跟在家是不一樣的嗎?女兒乖嗎?」我明知故問的,不只一次聽說女兒跟她小時候一樣的反叛。

「很皮!」

「你相信她在學校其實是很乖的嗎?」

「怎可能!?她無論在學校跟家裡都很皮!」

「你又沒親眼看到她在學校的樣子,怎知道很皮?」

「她在家裡就很皮啊!」

「這就是古典力學跟量子力學不一樣的地方。古典力學說你看在家裡很皮,所以預測學校也很皮,不會有差錯,是必然的。量子力學告訴我們其實一切都是機率,也許在學校乖的機率很小,但也許就中了,因為你沒看,所以不知道。」

「不可能!」

量子力學還有一個特點是觀察行為會影響客體。量子力學研究很小東西的行為,用白話一點來講,觀察小東西我們要用多點光照它,不然會看不清。東西愈小要愈多光,小到像電子這麼小,光的強度已經足夠推著電子跑了。不同的觀察行為會對客體有不同影響,所以每次開會有人報告量測數據我都會追問是怎樣量測的,要先搞清楚量測行為會帶來的影響。

「有沒有想過,也許因為是你在家裡觀察她的方法不對所以她皮給你看?也許你在家一直兇她所以皮,學校裡大家對她好好所以乖?」

「不可能!」

「當初提出量子力學時,全世界的物理學家都說不可能啊,連愛因斯坦都說上帝不會擲骰子。但後來也不是被証明了。做人不是太鐵齒,搞不好你女兒在學校裡是乖個寶寶喔。」

觀察行為會影響客體這件事不只量子力學有,連社會心理學也有。Self-Fulling Prophecy (自証預言)就是指這個現象。教科書上標準例子是學年結束,換班導師;前後任交接,告訴接替的班上狀況,通常是誰最乖誰最頭疼。學期開始雖然說是新班導其實是帶著印象而來。如果他不自知,用了欣賞態度對待所謂的乖學生、用懷疑態度對待頭疼學生當然會得到他所預期的反應。然後還會說果真如此,到底是誰的問題呢?

再講一個真人真事,負責某客戶有AM (Account Manager),CE (Customer Engineering Manager),PIE (Process Integration Engineer)各一。CE 一直跟 AM 投訴 PIE 態度很差情緒不好,一開始 AM 以為工程師 period 來,叫 CE 溫柔一點。後來每天都聽到投訴,煩死了;甚至說以後不跟她連絡,把球丟給 AM。CE 不想做,領一份薪水的 AM 也只能自己來。怎知道發現 PIE 態度相當好,有求必應速度跟質量都很好。AM 想:「到底是 CE 不想幹所以找藉口丟給我呢?還是怎樣?」比較熟後問她當時發生什麼事?她說 CE 講話就有問題啊!每次打來像要吵架。原來如此,不過,溝通能力有問題怎麼敢來當 CE 呢?還是等著當老闆呢?

其實量子力學很簡單嘛,不就跟人與人之間一樣嗎?

2019/01/01

好好對待家裡的小科學家

下班在電梯遇到女神陶樂斯,她說前幾天在陽光走廊聽到我說:「還說有一百度?明明就只有七十度。」覺得我很有求知精神。說的是公司裝了新飲水機,明明不知按了多少熱水出來,水都沒有冒煙了(冒不冒煙跟環境濕度有關,在台灣基本上都會冒煙),沒加冷水直接喝都不燙嘴上面還寫著一百度。為了証明這台韓國貨不行,把家裡的廚房用溫度計帶來,量給HR看。

我回她:「對啊,從小就很愛做實驗,家裡有個實驗櫃,上兩層是電子學實驗用品,下兩層是化學實驗用具。小時候都沒在讀書的,回家就在桌子上做實驗,考試除了實驗外都很爛。」她說:「嘩,這麼認真。我的小朋就愛亂搞,麵粉混這個粉那個粉,什麼東西混成一團黑黑的噁心死了。不然就對著馬桶不知幹嘛。很想揍他耶。」我差點衝口而出對著馬桶發呆的不只是她兒子,張志明也很愛。(請參考彭浩翔的《志明與春嬌》)

我建議先別揍小孩,問問他把一堆東西混在一起想看到什麼。做實驗總有個目的嘛,讓他講一下,搞不好他的想法很有道理呢?就算根本沒想法,為了搞個理由來應付你也培讓了創作能力啊。接著講了兩個故事給她聽。

小時候是破壞王老是把家裡東西拆了亂裝,東湊西拼出些古怪裝置,家裡給我的底線是不能把家裡拆了,其他隨便。小學時有一次日光燈的Starter壞了,拆開裡面有個小燈泡,只有兩根電極,沒有鎢絲。那時候已經懂得發光有兩個原理,熱發光需要鎢絲,不然就是放電發光,需要某些惰性氣體跟高壓。(那時候還不懂半導體發光,雖然知道LED了)我問爸這個裡面有什麼氣體,他也不是很清楚說可能是氖吧。那時沒有wikipedia,手邊也沒有書講氖最外層電子激發電壓。我就想做個實驗,直接把這個燈泡接市電(香港市電是220V),如果它會亮,表示裡面氣體的激發電壓小於220V,如果不亮就表示漏氣了或激發電壓高於220V。接進去插頭前,父親問你不怕會爆炸嗎?對喔,220V不是個低電壓會死人的,萬一爆炸時能量肯定比用1.5V的電池高很多。我說那用個透明塑膠袋包起來行嗎?他說好。我就用鉗子透過膠袋夾住小燈泡,把兩個電極插進插頭。爆炸一聲,小燈泡馬上炸開。父親說幸好有膠袋罩著,不然眼睛會被炸傷。這個故事教訓我做實驗安全是首要(不只做實驗)。

第二個故事是中學時化學實驗玩硫酸銅結晶跟電解(其實就是電鍍銅),父親說家裡也可以做,只要去中藥行買藍礬就可以了。中醫叫硫酸銅叫藍礬,硫酸鋁鉀叫明礬。明礬我知道,因為愛爬山會看野外求生的書,裡面提到明礬可以淨水。

結果,家裡附近的中藥行所有的藍礬都被我買光來做實驗了,還問我要買來幹嘛。跟藥行熟了,可以開始下一步行動,去不同的藥行買硝石跟硫磺,再去買烤肉用的木炭。

開學的第一天,提早下課,跟比較聊得來又有好奇心的同學說想不想做火藥,做火藥對我們來說既是聖杯亦是致命的誘惑。下課後我們到處找沒人的公園(說好不能炸家裡的),怎知道到處都是老頭下棋,走來走去快一小時了才找到一個要爬樓梯才上得去,居高臨下的小公園。嘩,這次萬無一失了。

書包裡的設備拿出來,硝石、木炭用研缽磨成粉(這件事不敢在家裡做,怕被發現),跟硫磺混成一堆,放在地上開始燒。一開始有點難點著,點著後跟煙火一樣的閃爍,看到鋁、鉀特有火焰顏色。忽然間公園冒出了一個人,牽著一隻很大的狗,我們趕緊用水把火熄了,順便沖走証據。狗在聞,那人問我們在燒什麼,我說木炭啊(木炭是黑的,蓋過透明的硝石,但蓋不過黃色的硫磺),狗一直在聞。

他警告我們不要亂燒東西,不然帶我們回去,要我們快點走,不要回。東西收收快跑,下去後討論,那可能是個休班警察帶警犬出來,不然他為什麼用「帶你們回去」這個字眼;而狗又一付抓到我們的樣子。這隻警犬終結了兩個小科學家尋找聖杯的故事。

我跟陶樂斯說,今天你揍了他,他變乖了沒錯,但可能扼殺了一個科學家,扼殺了一個諾貝爾獎得獎者,扼殺了一個更早找到治療絕症良藥的機會。下次他又要亂搞前,先問他兩個問題:你這樣做想看到什麼結果?這樣做會不會有危險,怎麼預防?之後再陪著他一起做。當你發現他的實驗方法有問題先跟他討論改良後再讓他做。

祝福這位未來科學家能為人類帶來更多進步。