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量子計算的源頭—波爾叔叔

  • 林一平

林一平手繪之齊克果、海森堡、仁科芳雄。

量子計算被認為是新一代的計算技術,其理論的源頭可追溯到丹麥人波爾(Niels Henrik David Bohr)。他被認為是20世紀最偉大的科學家之一,好友們都親密的叫他「尼克叔叔」。

波爾早期的思想深受19世紀宗教哲學家,也是存在主義哲學之父齊克果(Soren Kierkegaard)的影響。齊克果寫了被稱為有史以來最長,也最隱晦難懂的情書《非彼即此》(Either/Or)給愛人奧森(Regine Olsen)。結果奧森離他而去,和別人訂婚,而《非彼即此》則變成現代存在主義的聖經。

《非彼即此》和齊克果1845出版的書《生命道路的各個階段》(Stages on Life's Way)有相當的關連性。雖然波爾不盡然完全同意齊克果《非彼即此》的看法,他的確熟讀《生命道路的各個階段》。這本書敘述一個事件在各個階段有不同的呈現。當我們描述光的物理行為這個事件時,將波動性與粒子性都納入考量,或許就是「光」這事件在各個階段不同的呈現。

諸位讀者可能不知道,波爾是李國鼎的師兄,2個人都曾經接受過拉塞福(Ernest Rutherford) 的指導。基於拉塞福的理論基礎,波爾發展出量子理論(Quantum Theory),也因此於1922年獲頒諾貝爾獎。他的兒子Aage Niels Bohr也是諾貝爾獎得主,成為物理史父子檔的一段佳話。

波爾最厲害的學生是海森堡(Werner Heisenberg),他是建立量子動力學 (Quantum Mechanics) 的最重要人物。1941年波爾和海森堡討論原子彈的可能性。海森堡後來成為德國納粹原子彈計畫的主持人。日本也於1941年開始研製原子彈,計畫的負責人則是接受過波爾訓練的仁科芳雄。仁科芳雄後來指導了日本第一位諾貝爾物理獎得主湯川秀樹(Hideki Yukawa)。

由於教出懂原子彈理論的德國及日本徒弟,波爾深深憂慮軸心國會發展出威力強大的武器。因此於1943年逃到美國後,就參與催生了曼哈頓計畫,在新墨西哥州的羅斯阿拉摩斯實驗室指導美國科學家研製原子彈。為了保密,每個在該實驗室的科學家都必須化名。波爾的化名是尼可拉斯?巴克。不過認識他的好友都叫不習慣,仍然暱稱他為「尼克叔叔」。

波爾死後葬於哥本哈根的公墓,與齊克果及安徒生(Hans Christian Andersen) 為鄰。化學元素Bohrium (Bh) 係因為紀念波爾而命名。波爾生前最後一篇論文《Light and Life revisited》 (Licht und Leben-noch einmal) 發表於1963年(他去世後一年)。顯然波爾臨死之前對生命仍充滿好奇。

現為交通大學資工系終身講座教授暨華邦電子講座,曾任科技部次長,為ACM Fellow、IEEE Fellow、AAAS Fellow及IET Fellow。研究興趣為物聯網、行動計算及系統模擬,發展出一套物聯網系統IoTtalk,廣泛應用於智慧農業、智慧教育、智慧校園等領域/場域。興趣多元,喜好藝術、繪畫、寫作,遨遊於科技與人文間自得其樂,著有<閃文集>、<大橋驟雨>。