波濤洶湧的量子革命(下)
教師: 高崇文

2018/04/16 ~ 2018/06/30
5小時/9週 (已經開始)

摘要

量子物理向來以抽象艱深聞名,常令非物理專業的人為之卻步。其實量子物理之所以發展出高度抽象的數學架構,完全是因為科學家在面對無法以熟悉的古典物理來解決的難題時,無所不用其極地探索以後才逐漸產生的。要一探量子物理的奧祕,最佳的途徑乃是循著這些傑出的科學家當年思索的軌跡,自然會有"山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村"豁然開朗之感,所以我們嘗試以回顧量子物理的發展,來掌握量子物理的核心概念,並領略到為何二十世紀初的這場知識革命如此地新奇,如此地超乎一般人的想像。

課程目標

以人物為中心,將錯綜複雜的量子力學形成的過程以輕鬆的方式來呈現。希望讓一般的學生都能領略科學之美。期待讓學生能產生興趣進而自行尋找相關資料來學習。

授課教師

高崇文老師

學歷

美國馬里蘭大學物理博士

經歷

現任:

中原大學教授

中原高能中心主任

交通大學兼任教授

中央大學兼任教授

曾任:

德國法蘭克福大學宏博學者

英國曼徹斯特大學博士後研究員

美國北卡羅來納州立大學博士後研究員

臺灣國家理論中心物理組中心學者

中原大學副教授

課程進度表

第1週:未知之光

第2週:精益求精

第3週:濃霧般的謎團

第4週:自旋物語

第5週:振子交響曲

第6週:矩陣力學

第7週:波動力學

第8週:華山論劍

第9週:新天新地

第10週:期末考試

課程內容

二十一世紀知識爆炸的時代,網路上遍佈許多古典物理學的知識與資訊,滿滿物理學家的歷史,以及字裡行間充滿枯燥乏味的方程式,如何能用有趣又生活化的方式來瞭解量子物理學,將是本課程的主要的目標。

本課程以量子力學之歷史人物為中心,並將錯綜複雜的量子力學形成的過程以輕鬆講解的方式呈現,適時參雜歷史人物的生活小故事以及與天文學相關知識引起興趣,也讓學習者對於教材內容更為印象深刻。每週課程第三單元內容為當週課程教材於生活中應用之例子,或是有關當週課程主題之趣味故事,期待讓學生能產生興趣進而自行尋找相關資料來學習。

週次

主題

教學單元影片

1

未知之光

X光的發現

莫理斯與原子序

DNA

2

精益求精

索末菲爾模型

氫原子精細結構

索末菲爾與他的學生們

3

濃霧般的謎團

氦原子光譜

異常季曼效應

蘭德模型

4

自旋物語

神祕的二分之一

包立不相容原理

原子核的自旋

5

振子交響曲

波散與振子

對應原理

BKS

6

矩陣力學

εύρηκα

矩陣出現了

矩陣力學

7

波動力學

巴黎寄來的博士論文

薛丁格方程式

波動力學

8

華山論劍

測不準原理

索維威會議

量子糾纏

9

新天新地

量子革命

康莊大道

下一次的革命

上課形式

「波濤洶湧的量子革命(下)」課程一共九週,一到九週為課程主要內容,第十週為期末考試。每週主題共3個小單元,第1&2單元為主要課程內容,第3單元課程內容偏向當週主題課程之延伸應用的補充單元。每個單元提供一段10分鐘的視頻。每週課程結束後規劃測驗及作業,進而瞭解學習者的學習成成效,再透過同儕互評之合作學習的方式,促進學習者間的互動。考核標準請參見「評分標準說明」。

為了瞭解學習者報名課程的原因及學員期望在本課程中學習到什麼,所以,課程開始將會提供課前問卷提供學員填寫;課程結束也將會提供課後問卷供學員填寫,主要瞭解學習者在課程中是否真正理解課程內容的知識、課程編排、影片呈現方式等。

評分標準

  • 作業:3次作業,成績百分比:30%
  • 測驗:9次測驗,成績百分比:45%
  • 期末考:一至九週上課內容,成績百分比 : 25%

通過標準


課程及格標準:60分滿分:100分

先修科目或先備能力

學習對象:

對於量子物理科學極有興趣,只需具備高中基礎物理之先備知識即可,適合想要瞭解量子物理學的來龍去脈、卻苦無門路的學習者,是絕佳的入門課程。

先備知識:

對於量子物理科學極有興趣,並具備高中基礎物理為佳。

常見問答集

1. 我在此課程可以有什麼收穫?

週次

學習目標

1

了解X光的應用跟它與波爾模型之間的關係

2

熟悉索末非爾模型

3

了解量子論無法解決異常季曼效應與氦光譜的關鍵

4

瞭解自旋這個概念的由來

5

知道量子論處理波散的手法

6

了解矩陣力學的由來

7

了解波動力學的由來

8

了解關於量子力學詮釋的爭論

9

對量子物理的影響有概括性的理解

 

2. 此課程是否會提供上課投影片?

會,本課程於教材區提供PDF檔案形式之課程簡報。

 

3. 作業上傳可以使用那些格式?

PDF、WORD

 

4. 我現在才發現有這麼好的資源,來不及上完怎麼辦?

別緊張,只要課程尚未結束,都可以進行報名上課。

 

5. 課程結束後是否能繼續學習呢?

可以,只要您已報名上課,即使課程結束,也能利用您註冊的帳號登入繼續修習課程。

 

6.如果不瞭解課程內容怎麼辦?

別看高崇文老師影片中較嚴肅之講課方式,其實高老師本人是一位非常非常Nice的老師,面授課程中常常喜歡與學生互動,所以實體課程中非常受學生的歡迎。如果學員有任何問題,都可以在討論區發問,高老師或助教都會耐心回覆並解決您的問題。