文章專區

2025-10-01看透物理魔法:讀《凝態物理》 670 期

Author 作者 梁劍文|馬來西亞巴生中華獨立中學

金斯特利(Stephen Kinast)曾說過:「凝態物理是量子力學與現實世界交匯的地方。」這句話揭示了凝態物理的本質――它並非抽象的理論體系,而是與介觀世界,也就是我們日常生活密切相關的學問。從手機晶片、磁浮列車到量子電腦,無不依賴於凝態物理的奧祕。而作者福立克(Felix Flicker)所著的《凝態物理》(Magick of Matter),正是一部將這門學問轉化為魔法的奇妙著作。

與傳統的物理科普書不同,《凝態物理》以小說筆法與科幻形態開啟了另一種表達方式。作者創造了一位虛構的巫師――法瑞安,以他的冒險故事為主線,探索大自然的奧祕。書中的魔法,其實就是所謂的物理現象。透過這位巫師的雙眼,讀者能夠以全新的視角理解晶體結構、相變、超導等高深的物理概念。這樣的敘事方式不僅展現了作者堪比文學家的語感,也降低了凝態物理的入門門檻,使得沒有物理背景的讀者,也能隨著章節與劇情深入,領悟凝態物理的奇妙之處。

書中的第一部分聚焦於突現。在凝態物理中,突現指的是某個現象雖然由其他現象所組成,但它的性質卻無法僅透過各個組成部分來理解。這正是作者強調的概念:整體往往比部分的總和還要深奧。舉例來說,物質就是由各種微小成分集體互動後突現出來的宏觀現象:從雪花的六角對稱之美,到鹽晶體的立方排列,每一個原子的位置都嚴格遵循某種對稱性、普適性與尺度不變性。作者將這種規律比喻為魔法陣,透過這些例子,讓讀者不僅能理解晶體的組成,更能逐步建立起對突現性質所依賴的基本觀念。

第二部分則轉向了相變這個領域。在這裡,作者以深海熱泉、冰融化、水沸騰等日常現象為例,解釋物質在臨界點時會發生巨大性質轉變的機制。相變是凝態物理的一大重點,包含了一階相變與連續性相變,常見例子如充電暖暖包、磁鐵的形成等。作者用魔法儀式來比喻這些臨界現象,讓人不禁驚嘆:原來看似平凡的現象背後,竟蘊含如此深刻的物理法則。

書裡最精彩的部分莫過於巫術篇。這一章帶領我們走進超導、超流和拓撲材料等神奇的世界。比方說,超導就是電子會成雙成對地移動,完全沒有電阻,就像巫師騎著掃帚飛行一樣毫無摩擦力;超流的液態氦甚至可以「爬牆」,完全違反日常生活的直覺;還有拓撲材料,它的特性並不是來自單一原子的行為,而是整個材料的結構。這種邊緣電子態還能應用於打造穩定的量子電腦。書中把這些現象比喻為「高等魔法」,其實它們正是凝態物理學家數十年來的研究成果。作者以「突現」來形容這些現象,意思是當大量粒子一同遵守量子規則時,會展現出單一粒子永遠不會有的全新行為,彷彿是集體施法所誕生的物理魔法。

除了內容豐富,《凝態物理》最讓人讚賞的地方,在於它成功地將物理科普與文學敘事結合,這是非常難得的。每一章節都像是一則寓言,既能激發思考,也能喚起對文學之美的驚嘆。這本書將抽象的科學原理轉化為具體的想像與表達。對學生而言,這是一扇通往進階物理的大門;對一般讀者而言,這是一座引導探索自然規律的燈塔。

在結尾,作者邀請我們放下對魔法與現實的分界,將我們從幻想中拉回現實,重新思考物理的本質。凝態物理,作為當代科技的基礎,就如同書中所描述的魔法那般神奇而深奧。它不僅存在於物理學界,更遍布於我們日常生活的每一處。只要懷抱好奇與敬畏之心去看待這世界,人人都能成為現實世界的「巫師」。

《凝態物理》這本書,不僅是一本關於凝態物理的入門書,更是一封寫給所有渴望理解世界本質之人的情書。在知識與想像交會的地方,那裡,就是魔法誕生的所在。就讓我們成為自己所定義的巫師,一起飛向物理世界的大門吧!


書 名|《凝態物理:從半導體、磁浮列車到量子電腦,看穿隱藏在現代科技背後的混沌、秩序與魔法》

作 者|菲利克斯.福立克 (Felix Flicker)
譯 者|秦紀維
出版社|貓頭鷹
出版年|2024 年 10 月

\\ 評審評語 //
書介結構清楚有條理,文句順暢。不只簡單扼要地點出本書的敘事方式與結構,完整展現書籍內容,且能在文句中適時穿插本書作者想強調的「突現」概念,同時融入個人推介本書的想法。