量子科學技術年紀念小全張——從郵票設計走進量子力學的百年歷程
適逢量子力學誕生100週年,聯合國教科文組織特別將今年2025年訂為「國際量子科學技術年」。從1900年德國科學家普朗克提出能量量子化的概念,到奧地利物理學家薛丁格於1926年發表現今廣為人知的「薛丁格方程式」,量子力學由此奠定基礎,開啟了人類探索微觀世界的新紀元。
為彰顯量子科學技術在推動科技革新上建立的重大里程碑,中華郵政特別選在4月14日發行一套紀念小全張,內含4枚面值各15元的郵票,採用燙金工藝設計,結合科技與藝術美感。唯一美中不足的是,由於郵票主體採黑底燙金設計,銷戳時容易被底色吃掉,因此需小心選擇郵票邊緣的灰色區域銷蓋。 選擇4月14日發行,也別具深意。這一天正是「世界量子日」(World Quantum Day, 4/14),日期靈感來自普朗克常數 h ≈ 4.14×10^-15 eV·s,紀念普朗克為量子理論奠定的第一步。
小全張設計介紹
這套小全張設計匠心獨運,每枚郵票結合了兩個量子力學的重要理論、實驗或應用,串起一條量子力學發展的歷史長河:
第一枚郵票:「黑體輻射、光電效應」
打破古典物理學框架,推動量子理論的誕生。第二枚郵票:「康普頓效應、波耳原子模型」
康普頓效應驗證光的粒子性,波耳原子模型則是由古典轉向量子的橋樑。第三枚郵票:「波包、薛丁格的貓」
波包概念讓我們理解粒子與波的過渡行為,薛丁格貓則成為量子悖論的經典象徵。第四枚郵票:「量子位元、量子通訊」
量子位元為量子計算的核心基石,量子通訊則開啟理論上無法破解的資訊傳輸新篇章。
原圖卡設計與搭配
原圖卡(maximum card)精神是追求票、片、戳三位一體的極限和諧,也是收集原圖卡令人著迷的地方。四枚郵票裡面提到八個量子力學的理論、實驗和應用,再搭配每一個主要貢獻的八位科學家明信片,如此資訊和知識內容就更為豐富,更能引領芸芸眾生進入量子的世界:
第一、第二張明信片:
第一張明信片是德國科學家普朗克(Planck,1858-1947),提出了黑體輻射的普朗克公式E=hv,這個成就揭開舊量子論與量子力學的序幕,也因此獲得1918年諾貝爾物理學奬。
第二張明信片德國科學家赫茲(Hertz,1857-1894),發現光束照射物體時會使其發射出電子的光電效應,惜英年早逝,否則應該能也拿到諾貝爾物理獎的榮譽。這兩張明信片貼第一枚郵票,對應其採用的「黑體輻射、光電效應」主題。
第三、第四張明信片:
第三張明信片是美國科學家康普頓(Compton,1892-1962),發現展示電磁輻射粒子性的康普頓效應,於1927年獲得諾貝爾物理學獎。第四張明信片是丹麥科學家波耳(Bohr,1885-1962),1922年因「他對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究」而榮獲諾貝爾物理學獎。這兩張明信片貼第二枚郵票,對應其採用的「康普頓效應、波耳原子模型」主題。
第五、第六張明信片第五張明信片是英國科學家楊格(Young,1773-1829),提出著名的雙縫實驗,證實光的波動行為,他的年代還沒有諾貝爾奬。 第六張明信片是奧地利科學家薛丁格(Schrödinger,1887-1961),1926年提出薛丁格方程式,提供了計算波函數及其演化的方法,為量子力學奠定了堅實的基礎。並提出薛丁格貓思想實驗,試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。1933年獲得諾貝爾物理學獎。這兩張明信片貼第三枚郵票,對應其採用的「波包、薛丁格的貓」主題。
第七、第八張明信片:第七張明信片是美國科學家舒馬克(Schumacher),量子位元的提出者,是量子資訊的計量單位。傳統電腦使用的是0和1,量子電腦雖然也是使用0跟1,但不同的是,量子電腦的0與1可以同時計算。這種效果叫量子疊加。這是量子電腦計算目前獨有的特性
第八張明信片是美國科學家貝內特(Bennett,1943-),於1993年首先提出量子通訊理念,1997年中國大陸首次完成未知量子態的遠程傳輸,世界上首次成功的將光子的量子態由甲地傳送到乙地,且實驗只傳輸量子訊息的「狀態」,而訊息載體的光子本身並未被傳送,「量子隱形傳態」被公認為量子訊息傳輸的開山鼻祖。量子通訊的發展使得傳輸無遠弗屆,且量子的獨特性質(糾纏、不可複製)使量子傳輸具有絕佳的保密特性。最後這兩張明信片貼第四枚郵票,對應其採用的「量子位元、量子通訊」主題。
銷戳地點選擇
最後還有戳銷何地的問題,因為這次郵票發行首日沒有搭配臨時郵局,也就沒有方便的臨局戳可銷。我看到有郵友銷新竹科學園郵局或竹南科學園郵局,覺得很不錯。但是基於個人情感因素,我則選擇銷台大郵局戳,因為承辦此次台灣「國際量子科學技術年」活動的台灣物理學會的會址在台灣大學裡面,我唸研究所時成立的中央研究院原子與分子科學研究所也是在台灣大學裡面,我們做研究的大金主國科會也離台灣大學很近,所以就選擇台大郵局銷蓋郵票發行首日的鋼戳,也紀念那段離量子力學最近的歲月。這個鋼戳鋼戳實在蓋的太好了,力透紙背,果真訓練有素,謝謝代銷鋼戳的台大郵局承辦人員。
結語
量子力學啟發了人類對微觀世界的無限想像,開創了科技進步的新篇章。透過這次紀念郵票的發行與原圖卡的收藏,不僅是向百年來勇敢探索的科學先驅致敬,更是提醒自己,懷抱對知識的好奇與對世界的熱情,在充滿奇蹟的量子世界中,繼續前行。
