我讀《量子物理史話》- 7 (完)

量子力學除了帶來困擾,撇開應用科學不談 (量子電腦等等),還有那些學術貢獻呢?

在我們宇宙中有四個力:引力、電磁力、強相互作用力 (使質子不互斥) 、弱相互作用力 (使粒子衰變)。海因斯坦窮極一生之力想他們融合在同一個理論之下。

在量子電動力學 (QED)、弱電統一理論、量子色電動力學 (QCD) 中,科學家陸續發現:

  • 電磁力來自交換光子 (photon)。
  • 弱交互作用力是交換中間玻色子 (boson)。
  • 強交互作用力是交換介子 (meson)。
    • 質子又由三個夸克 (quark) 組成,他們能黏在一起是靠交換膠子 (gluon)。

這些什麼 “子"都是幾個不同偏振的疊加態、有自旋量、質量趨近於 0 [3]。如果沒有量子物理打底,科學家不可能直接進展到這一步。當他們搞定上面三個力,拿了一堆諾貝爾獎之後,我們得到了大統一理論 (Great Unified Theory – GUT) 。除了…不合群的引力,它還是只能服從於廣義相對論。

[弦派] 1968 年,維尼基亞諾 (Gabriel Veneziano) 首先用歐拉 β 函數解釋了一些強相互作用力的問題,結果開創出了一門弦理論。舉例而言,夸克和夸克之間,如果用一根弦連起來,是不是既有波又有粒子。

不過數學上就沒有這麼容易處理,眾多科學家發現:按照這個理論,這個世界要有 26 個維度,而且還要引入超光速的迅子 (tachyon) 等等,當然這個門派的聲勢就被 QCD 給比了下去。

[超弦派] 1971 年,施瓦茨和雷蒙等人,把 26 維簡化為 10 維。引入 “超對稱",讓每個玻色子 (自旋量是整數) 都對應一個費米子 (自旋量是半整數)。此時不但不需要靠迅子的來自圓其說,還可以用一個自旋量為 2、質量為 0 的 “引力子" 來解釋引力。

而且它還可以解釋不確定性。在這 10 維當中,有 6 維收縮得很緊,剩下三度空間和時間這四維可以觀察。若是從微觀來看,每個什麼 “子" 都是 10 維,其中有 6 維被壓縮,裡面發生擾動時,外面看到的就是不確定性。

經過學術上的競爭,據說我們一共得到了 5 個超弦理論的版本。所幸他們都有共識 :這個世界是 10 維。However,又有人說這五個版本都是對的,我們把它們疊加在一起,就變成 11 維,這個叫做 M 理論。M 可能是指 mother,總之眾說紛紜。(p. 356~357)

[超弦/M 理論] 1996 年,施特羅明格 (Strominger) 和瓦法 (Vafa) 用它來解釋黑洞熵。霍金本來是 “弦黑",在這之後就改變了立場;還寫了一本書《大設計》,說 M 理論是宇宙的終極設計藍圖。(p. 357)

本書就收斂在超弦理論上。

[REF]

  1. 本書勘誤,p. 350,一本科全書 –> 一本百科全書。這是霍金打賭黑洞吃人不會吐骨頭的賭注。簡而言之,霍金打賭能力堪比王世堅,故他從來沒贏過,黑洞其實會吐出資訊。
  2. 本書勘誤,p. 354,不停地擾 –> 不停地擾動。
  3. 順便把一些數據收集如下:

總整理表:玻色子、介子、重子、費米子

類別粒子質量,約自旋偏振態/自旋態數是否基本粒子備註
規範玻色子光子 γγ001122電磁力媒介;無質量,只有兩個橫向偏振
規範玻色子膠子 gg001122 螺旋態;另有 88 種色態基本強作用媒介;因色禁閉不能單獨觀測
規範玻色子W+W+、WW約 80.4 GeV/c280.4 GeV/c21133弱作用帶電媒介;有質量所以有縱向偏振
規範玻色子Z0Z0約 91.2 GeV/c291.2 GeV/c21133弱作用中性媒介
純量玻色子希格斯玻色子 HH約 125.1 GeV/c2125.1 GeV/c20011與粒子質量產生機制有關
介子π0π0約 135 MeV/c2135 MeV/c20011由夸克–反夸克組成;核力有效交換粒子之一
介子π±π±約 139.6 MeV/c2139.6 MeV/c20011帶電 pion
介子ρρ 介子約 775 MeV/c2775 MeV/c21133向量介子,短程核力模型常見
介子KK 介子約 494494 到 498 MeV/c2498 MeV/c20011含奇夸克
重子/費米子質子 pp約 938.3 MeV/c2938.3 MeV/c21/21/222由 uuduud 組成;是複合費米子
重子/費米子中子 nn約 939.6 MeV/c2939.6 MeV/c21/21/222由 uddudd 組成;是複合費米子
基本費米子/夸克上夸克 uu約 2.2 MeV/c22.2 MeV/c21/21/222質子含兩個上夸克;另有 33 種色荷
基本費米子/夸克下夸克 dd約 4.7 MeV/c24.7 MeV/c21/21/222質子含一個下夸克;另有 33 種色荷
基本費米子/夸克奇夸克 ss約 96 MeV/c296 MeV/c21/21/222第二輕的下型夸克
基本費米子/夸克魅夸克 cc約 1.27 GeV/c21.27 GeV/c21/21/222第二代上型夸克
基本費米子/夸克底夸克 bb約 4.18 GeV/c24.18 GeV/c21/21/222第三代下型夸克
基本費米子/夸克頂夸克 tt約 172.8 GeV/c2172.8 GeV/c21/21/222最重的夸克
基本費米子/輕子電子 ee約 0.511 MeV/c20.511 MeV/c21/21/222原子外層電子;穩定帶電輕子
基本費米子/輕子μ 子 μμ約 105.7 MeV/c2105.7 MeV/c21/21/222電子的重版本,不穩定
基本費米子/輕子τ 子 ττ約 1.777 GeV/c21.777 GeV/c21/21/222更重的不穩定帶電輕子
基本費米子/輕子電子微中子 νeνe極小,非零;小於 eV 等級1/21/2通常觀測到左手微中子、右手反微中子只參與弱作用與重力
基本費米子/輕子μ 微中子 νμνμ極小,非零;小於 eV 等級1/21/2通常觀測到左手微中子、右手反微中子有味振盪
基本費米子/輕子τ 微中子 ντντ極小,非零;小於 eV 等級1/21/2通常觀測到左手微中子、右手反微中子第三代微中子

標準模型的基本費米子

標準模型中有 12 種基本費米子,不含反粒子:

世代夸克輕子
第一代u,du,de,νee−,νe
第二代c,sc,sμ,νμμ−,νμ
第三代t,bt,bτ,νττ−,ντ

如果包含反粒子,則每一種都有對應反粒子,例如:

  • 正電子 e+e+
  • 反上夸克 uˉuˉ
  • 反電子微中子 νˉeνˉe

我讀《量子物理史話》- 6

抱歉! 我偷懶了幾天,或許大家以為我讀書心得已經寫完了?主要是這個周末都在追劇,Thread 上推薦了一個 AI 短劇 – “萬妖圖錄傳",我火速將它追完,把整理 blog 的時間用掉了。觀影心得就是:本劇似於 “我獨自升級" 的 “大唐" 版。反正 Netflix 把 “我" 劇斷尾了,看這片也是等效。總之,主角必勝。

言歸正傳。上次講到沒有局域的隱變量,所以量子物理還不是決定論。通常人類不喜歡這種沒有因果的東西,所以會想要討個說法。

[系綜派] 1935~1936 年左右,“系綜解釋” (the ensemble interpretation) 派說,只有系統整體是有意義的,不要去管一個光子怎麼跟自己干涉那種小事,解釋不了也不用解釋。這派學者奉愛因斯坦為老祖。

因為他說過 “任何試圖把量子論的描述看成是對於 ‘單一系統’的完備描述的做法,都會使它成為極不自然的理論解釋。但只要接受這樣的理解方式,也即(量子論的)描述只能針對系統的‘全集’,而非單一個體,上述的困難就馬上不存在了。 」(p. 311)

[GRW 派] 1986 年 7 月,Ghirardi、Rimini 和 Weber,他們的主要假定是,任何系統,不管是微觀還是宏觀的,都不可能在嚴格的意義上孤立,也就是和外界毫不相干。它們總是和環境發生著種種交流,因此可以用非線性的能量密度方程式來描述。

根據他們的理論,平均 1016 秒,也就是幾億年,偶爾會有一個粒子就自己坍縮了,這叫做 “自發性的定域過程" (spontaneous localization)。對於一隻貓來說,就算不肥也有 1027 個粒子,所以一秒鐘就會發生好多次微小地、破壞能量守恆的坍縮。如此一來,當我們觀察一個粒子,粒子就和我們是同一個系統,人的粒子那麼多,1 + ∞ = ∞,所以粒子就坍了。

但是另一方面,你也就不會是個完全體了,雖然你大部分在上班上課,小部分的你會以高斯分布散落在家裡到學校、辦公室的路上,更細碎的你則是散落在整個宇宙。無怪乎有人不喜歡這種非線性,如:提出 GHZ 檢測的那個 Z – Zeilinger。(p. 320)

[Q&A] 既然量子論是正確的,那麼疊加性必然是一種普遍現象。可是,為什麼火星有一條確定的軌道,而不是從軌道上向外散開呢?

[唯心派] 因為你看了它,它就坍縮了。

[GRW 派] 因為整個宇宙的粒子超級多,粒子多都會坍縮。

[MWI 派] 一念一世界,世界一直在分裂。只有一本歷史,剛好你在這個世界。

[MH 派] [DH 派] 1984 年,羅伯特・格里菲斯(Robert Griffiths)提出了 “一致歷史"(consistent histories)的想法。後來蓋爾曼(Gell-Mann)與哈特爾(Hartle)又把它發展成更常被稱作「退相干歷史」(DH = decoherent histories)的框架。

簡單地說,他們認為在一個世界有多個可能的歷史 (MH = Many Histories),我們看到的是最後粗粒(coarse-grained history)的宏觀版本。例如:"火星大致沿著某條已知的軌道運行",許多細節都被合併、平均掉了

相對地,所謂 “精粒歷史"(fine-grained history),是對系統在一連串時刻上的狀態做非常細的指定。以火星為例,可以細到描述它在不同時刻的可能位置、動量,甚至更細微的自由度。

關鍵在於:在精細描述下,不同歷史之間原則上會有量子干涉;但對火星這樣的宏觀系統來說,它與環境——光子、熱輻射、周遭物質——無時無刻不在交互作用。這些作用會迅速抹去不同宏觀歷史之間可觀測的相位關係,於是那些粗粒歷史彼此近似不再相干。這就是所謂的 “退相干" 。

當然,這套說法也不是沒有問題。在眾多可能的粗粒化方式裡,究竟哪一組歷史才是有物理意義的呢?比方說我們可以用軌道座標來描述火星的位置,也可以用火星的視角來描述。在傳統物理中,我們兩個問題都可以問,甚至互相反推。但是在一致歷史裡,第一本歷史可完全沒有記載第二本歷史的任何資訊,它們都合理但不能互相解釋。

[MMI 派] 這派認為世界沒有分裂、歷史也沒有分裂、是心分裂了 (Many Minds Interpretation)。 呃…你知道什麼樣的人都有。

那麼看了這麼多不同的說法,量子物理用在哪裡呢?對,我們終於快要講到了。

[後記] “眼尖" (?) 的網友應該發現了,本書只給費曼和路徑積分很少的篇幅。基本上路徑積分 – “粒子從 A 到 B 的量子振幅,要把所有可能路徑的振幅都加起來。" 和薛丁格、海森堡等價。

我讀 «蕭碧燕教你靠基金, 小錢也能變大錢"»

這本書的作者有一個勵志的家庭背景, 蕭女士小時候家裡很窮, 家裡有 7 個姊妹, 姐姐考了大學聯考乙組的榜眼, 都差點不能去念書. 所以作者的思路在於教導大家用小錢買基金當作儲蓄, 這也是作者親身的經驗談.

本人看了很多相關書都叫我們不要買基金, 心裡也頗為認同此說法, 為何我會對這本書有興趣呢? 其實我原本是想找一找有沒有非洲或是邊境市場的基金可以參考. 畢竟所有叫大家不要買基金的人, 都留有但書 – 除非是買不到相關股票的市場, 買基金才有價值. 所以趁買菜的空檔, 買了本書研究一下.

本書的作者恰恰相反, 她是極力鼓吹大家買基金的, 她又有什麼但書呢? 其實也有, 她說到如果有本事從股票賺錢, 就沒有必要買基金了. 所以和其他人的說法完全呼應.

個人覺得蕭女士是個很有良心的作家. 因為只要翻開本書的前幾章, 就會反覆看到 “停損", “停利", “停止扣款" 的字樣, 從來沒研究過基金的人, 看到這裡心中可能不只是涼一半而已. 哈哈! 那麼本書有哪些重要內容呢?

1. 定期定額優於單筆基金.

2. 逢高停利, 逢低汰弱留強. 比方說日本基金一直不好, 就不要想賺回來了, 趕快贖回. 

3. 趨勢對了就別停止扣款, 報酬一定由負轉正. 大家應該很容易看出 2 和 3 的狀況沒有絕對的標準. 第 3 點成立的前提其實在於有完整的投資組合, 所以按照 2 停損之後, 手上還有可以值得繼扣款的基金.

而作者開出可以續抱的條件則是:

(1) 基金有題材, 有未來的市場, 上漲速度快.

(2) 績效在同類基金名列前茅.

4. 12 類基金整理

主要核心基金 拉丁美洲
新興亞洲
東歐
次要核心基金 全球股票
衛星基金 台股基金
東協基金
原物料基金
印度基金
中東非基金
能源基金
新能源基金
中國基金

5. 先要確認自己有 3 年定期定額扣款的儲蓄, 或者非常穩定可預見的收入. 至少扣款 3 年.

為什麼要先把錢算好呢? 主要是避免過度高估自己的財務槓桿, 並且可以在大空頭時, 提前把未來要扣款的錢移過來加碼.

6. 好的公司可以抵禦基金經理人的異動, 所以建議大家不要因為更換經理人而恐慌, 先給半年觀察期 (p. 84).

7. 檢驗您的理專, 凡是商品規劃不按客戶需求, 一問三不知, 只講績效不講風險, 交易建議頻繁都不合格.

8. 高收益不一定保本, 別被文字給騙了.

9. 不太建議買投資型保單, 因為其中包括壽險的部分. 如果壽險已經買夠了, 不如直接買基金.

10. 買基金還是 ETF? 作者沒有特別幫哪一邊說話, 但是買 ETF 比較便宜, 是個不爭的事實 (p. 156).

11. 基金代號的含意:

(1) A 股 – 手續費前收.

(2) B 股 – 手續費後收, 如果一定期間沒有贖回, 可以抵免手續費.

(3) A1 – 配息.

(4) A2 不配息.

(5) ACC 不配息, 利息滾入本金繼續買.

作者說這個定義是一般性的, 也有例外. 如果想要隨時贖回 – 例如停利停損, A 股就比 B 股好. 此時就不需要考慮 “再撐半年就可以免手續費, 要贖回嗎? " 這樣兩難的問題.

12. 篩選基金, 現在就開始定期定額扣款.

(1) 只選常中短期績效前段班的基金.

(2) 選信譽良好的基金公司.

(3) 選夏普值高的基金. Sharp Ratio 就是每單位風險的報酬. 風險是怎麼算出來的呢? 就是標準差啦!

我把 keyword “現在" 打成紅色. 她的意義是說: 無論現在買的點價位多麼高, 只要撐得夠久就可以賺回來. 我原則上同意這句話, 但是這樣的座右銘並不合理, 難免會陷入我是在攤平還是在加碼的混亂當中. 

在 p. 203, 作者建議大家在虧損 -20%~-40% (依據投資屬性) 的時候加碼總投資金額的 1/3, 再虧再加碼, 到第五次加碼之後, 應該就離底部不遠, 靜待轉虧為盈就可以啦!  

因為書上寫的條件很不清楚, 倒底這樣會虧多少? 賺多少? 並沒有真正的數據. 只告訴了我們如何加碼. 這個問題我想了好一會兒, 可能想通了. 思路整理如下:

作者所說的狀況應該是試算 1,  如果是每次虧損總金額的 30% 的話, 加碼 5 次後報酬率只剩 8.3%, 所以我們就假設是當期可用資金虧損 3 成好了.

原本已有 18 萬元, 又加上每期 3 萬元的定期定額, 在持續虧損又加碼 5 次的狀況下, 投資報酬率大約 40.4%, 看似優於不加碼的試算 2 的 24.1%. 但這個其實只是數字遊戲.

如果一直有燒不完的錢持續投入資金, 投資報酬率就會下降趨緩 – 假設市場很乖地固定只虧損 30%. 畢竟最後投入的一大筆錢 (書上的例子是愈玩愈大), 只虧過一次 30%, 所以報酬率會往 70% 靠近. 我們試著不做第六次再加碼, 報酬率馬上掉到 29.5%.  

只做定期定額, 不加碼的投資人看起來是錯的. 不過如果我在第六次大幅加碼 1000 萬, 報酬率就瞬間拉高到 68.3% (也就是前面說的, 會很接近 70%). 這樣好像比持續加碼的人更聰明. Well, 其實這只是白白多燒掉 303.3 萬而已.

嚴格來說, 投資報酬率不是這樣算的. 試算 2 最後的報酬率其實只有 (707.7-509)/(18+509) = 37.7%. 如果只用一般定義的投資報酬率來計算, 有可能把虧錢當成賺錢.

那麼, 會不會作者本來就是在講嚴格定義的投資報酬率呢? 真正做到作者說的加碼後投資報酬率 70% 的話, 表示跌幅正在持續縮小, 本來就沒有下跌的顧慮, 故推測作者也是採用通俗的定義.

如下表, 投資報酬率維持 70% (書上寫的 -30%) 的情況下,  最後一期期初的帳上資金若有 90.6 萬, 在跌完之後還必須有 86.4 萬呢!

這些惱人的計算就在此告一段落. 總之, 我覺得定期定額不停扣是合理的, 但是在 -30% 的狀況下, 持續加碼五次, 等待畫出微笑曲線這點, 這個我沒辦法全盤接受.

書中還有很多其他的資訊 像是比較黃金存摺和基金, 母子基金的管理, 如何選基金, 觀察基金持股, 或是談先理債後理財等等. 這些就留待大家自己去看書發掘, 我僅以這 12 點和大家分享.