2015台積電盃青年尬科學複賽最終場,紅隊「IPhysics」對上白隊「螢光配雨林」講題同為「人類怎麼開始知道光是一種波」。
紅隊從古希臘亞里斯多德的時代開始講述光的歷史,帶領台下觀眾認識粒子說與波動說的緣起。緊接著以「The process of knowing」作為短講架構,由觀察(格里馬第的繞射實驗)、提出假說(光波動說、惠更斯原理)、實驗(楊格雙狹縫實驗)、修正(菲涅耳雙鏡實驗)最終戰勝了微粒說(惠更斯-菲涅耳原理)。
「科學不只是一個事實,更是一種態度」─「IPhysics」以「質疑」的態度,呼應英國皇家科學院的座右銘「Nullius in verba(相信事實,不被權威左右)」。以古鑑今,2011年,Daniel Shechtman,以發現準晶體獲得該年諾貝爾化學獎。Daniel花了接近30年的時間,由一開始幾乎無人相信,直到改寫學界對晶體的定義。最後,「IPhysics」以「希望大家用科學態度看這世界」做結。
隨即,白隊提問第一個問題「試解釋馬克士威方程組」紅隊講述機械波、電磁波等定義為答;第二個問題,「對狹縫實驗的詳細說明」,紅隊則以單雙狹縫波紋等現象,帶入量子力學所提到之「邊界條件」概念,更以「無論觀察到吃討厭的茄子餐(單狹縫、光呈現粒子性)或喜歡的薯條餐(雙狹縫、光呈現波動性),觀察到的都是自己(光)」來解釋波粒二象性。
「螢光配雨林」以日本的光繪藝術短片作為短講的開頭,帶出「光」的主題。光學的歷史中,有「幾何光學」、「波動光學」、「量子光學」、「近代光學」等前後發展與分支。白隊針對上述幾個分支詳細介紹,尤其是研究反射、折射、可逆性的幾何光學;波動說與微粒說的波動光學;最後提到量子光學中,重要的波粒二象性。最後,「螢光配雨林」以費曼的名言「I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.」,即使是物理學家,也無法斷言自己能看到事情的全貌,為他們精彩的短講劃下句點。
紅隊提問「請以牛頓的粒子說解釋色散概念」白隊回答「色散為折射現象,以微粒說解釋,每個粒子穿過稜鏡後,有其不同的運動速率。」紅隊的第二個提問「請解釋波粒二象性,以及什麼是粒子又什麼是波動?」白隊妙答「光的波粒二象性,頗有禪宗的意味──『看山是山,看山不是山,最後看山又是山』─一開始看光是粒子,後來看光是波動,到了最後,原來光是粒子也是波動!」雖然時間因素,白隊沒有完全答完,而最終紅隊亦以5比0票數晉級決賽。但結合物理與人生哲學,富含餘韻的回答,也為今天的比賽做了最完美的結尾。