《上帝的骰子,量子物理大白話》:霍金恨不得拿起槍把「薛丁格的貓」斃了

我們想讓你知道的是
自從這隻貓出現後,很多物理學家夜夜噩夢纏身,不得安寧。連多年後的霍金(StephenHawking)在聽到「薛丁格的貓」時,也恨不得直接拿起槍把薛丁格的貓一槍斃了。
文:羅金海
薛丁格的貓
1935 年,愛因斯坦EPR理論剛出現,薛丁格就歡欣雀躍:終於找到量子力學的致命傷了!
但是他萬萬沒有想到,EPR 理論也沒能鎮壓住量子力學。

雖然在愛因斯坦的光環下,薛丁格只是小弟,但其實同樣也是實力一流的大科學家。

哥本哈根學派第一條核心原理──機率詮釋,就是用薛丁格方程式來描述量子行為。雖然不怎麼喜歡他這個反對黨,但哥本哈根派也不得不承認,薛丁格是量子力學的奠基人之一。
機率詮釋
在完全相同的條件下重複探測粒子的位置,會出現完全隨機的結果,但大量實驗過後,任意位置探測到粒子的機率則完全滿足波函數。
除此之外,薛丁格還是分子生物學的開山鼻祖,他寫的《生命是什麼》一書暢銷至今。有些人隨便玩玩就可能玩出震驚世界的成績, 薛丁格就是這樣的人。

不過,最讓薛丁格名揚天下的,不是他本人,而是他養的那隻貓。
但這不是一隻普通的貓,牠以一己之力,就將量子力學攪和得天翻地覆。

「薛丁格的貓」是怎麼來的呢?
愛因斯坦落敗後,老薛心裡極度憋屈又難受。他又一次複習了EPR理論,覺得沒毛病啊!薛丁格認為愛因斯坦沒有錯,錯的是哥本哈根學派,這一派個個都是詭辯高手。
他得再做一個實驗,這個實驗要讓每個人一眼就看懂。正想著實驗要怎麼做的薛丁格,掃了一眼周圍──他的貓正在撕咬他的論文《量子力學的現狀》!正在氣頭上的薛丁格靈光乍現:這麼皮,把你拿去做實驗好了!

薛丁格把貓放進一個不透明的盒子裡。盒子連接到一個包含放射性原子核和有毒氣體的實驗裝置中。可憐的貓被活生生關在裡面。

如果原子衰變了,毒氣瓶會被打破,盒子裡的貓就會被毒死;要是原子沒有衰變,貓就好好的活著。由於原子核是否衰變是隨機事件,所以在量子力學中我們稱之為疊加態。那麼這隻貓理所當然也隨著原子核疊加,進入一種「又死又活」的狀態。

這就是名揚天下的「薛丁格的貓」思想實驗。
這樣一隻貓,與我們的常識是如此相悖。
薛丁格得意的大笑:「波耳,你們有見過一隻又死又活的貓嗎?」
薛丁格的貓思想實驗的高超之處在於:它將看不見的微觀世界,與視覺化的宏觀世界聯繫了起來。
這隻貓,成了行走於宏觀世界和微觀世界的靈寵。

你們不是欺負人們看不到嗎?
我現在就讓全世界看到你們哥本哈根學派的醜陋!
薛丁格開啟了最高級嘲諷模式:你們非要將我的波函數方程式解釋成一種疊加的機率。你看,現在搬起石頭砸自己的腳了吧!

我沒辦法想像一隻既死又活的幽靈貓長什麼樣子,玻恩你見過嗎?
疊加態不是微觀世界量子論的核心嗎?
現在我將它帶到宏觀世界了,你們自己看看,它是多麼可笑!

按照量子力學的解釋,薛丁格的貓是生死疊加的。
如果把貓換成人,那豈不是有一個不死不活的喪屍了?
這實在太可怕了,簡直是匪夷所思。這隻貓嚇壞了一大批人,特別是信奉量子力學的科學家。
自從這隻貓出現後,很多物理學家夜夜噩夢纏身,不得安寧。
連多年後的霍金(StephenHawking)在聽到「薛丁格的貓」時,也恨不得直接拿起槍把薛丁格的貓一槍斃了。

薛丁格的貓實驗否定的是哥本哈根學派的機率解釋。
如果量子力學的三大基石之一被毀掉了,那科學家進軍微觀世界的夢想也將澈底破滅。

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書籍介紹
本文摘錄自《上帝的骰子,量子物理大白話:高中聽不懂、大學沒真懂,100萬粉絲的「量子學派」部落格創始人,用漫畫讓你笑著看懂》,大是文化出版
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作者:羅金海
什麼是量子力學?就是微觀世界的物理學(國高中學的物理是宏觀世界的),也是一門與人類直覺相衝突的物理學。例如,量子力學最著名的例子,是一隻名為薛丁格的又死又活的貓?啥?怎麼會有貓又死又活呀?
量子力學還說,地球是個波,電腦是個波,你和我也是一個波……所以,你看到的我,不是真的我?(這明明是物理學,怎麼聽起來像哲學)
還有,你相信在另一個平行時空裡,也有一個一模一樣的你嗎?(別笑,我這麼說絕非韓劇看太多,但你如果看過電影《星際效應》,顯然你已經接受量子物理了)
這門學問聽起來荒謬,為什麼還要搞懂它?因為沒有量子物理,就沒有現代資訊革命。我們天天滑的手機裡面的晶片、充電器,治療青光眼、近視眼的雷射光,還有可以診斷出大部分腫瘤的核磁共振等,都是量子物理的一種。(因為它們都是一種波)在已開發國家中,超過1/3的國內生產總值都跟量子力學有關,這是一門改變人類生活最有用的物理學。
本書作者羅金海,是擁有100萬粉絲「量子學派」部落格的創始人,曾在中國國家技術中心設計潛艇,還在新聞行業做過評論主編。在量子學派部落格上連載的「量子物理趣畫」,將難懂的量子物理知識,化為簡單漫畫,網路累計閱讀超過三千萬次。

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航
雷亞遊戲作品下載破億的秘密,聯手Google Cloud開源又節流

我們想讓你知道的是
2011 年創立的雷亞遊戲(Rayark Inc.),從 2013 年就攜手 Google Cloud 導入相關雲端服務,雙方合作長達十年的關鍵是什麼?
2011年創立的雷亞遊戲(Rayark Inc.),秉持把感動永久留存在玩家心中的信念與堅持,不論是音樂節奏、休閒趣味、科幻動作、又或是策略RPG不同型態的作品,都希望創造出呈現時代回憶的經典製作。每回推出新款遊戲都能叫好又叫座,雷亞遊戲旗下作品的總下載數,全球上看1.3億次。
「我們的優勢,在於故事的呈現及藝術表現,創造出一個讓玩家與故事有聯結的世界觀,」雷亞遊戲技術長Alvin Chung回應。為了精進作品內涵、拓展遊戲更多可能性,雷亞遊戲從2013年就開始積極將開發架構、維運流程搬遷到雲端環境,進而讓團隊養成敏捷的協作文化。

Alvin Chung解釋,「我們希望把更多心力投入設計遊戲本身,同時優化玩家體驗服務,而不是過度分心或花太多資源去顧及底層網路架構,透過雲端工具源創造更大的效益。」若把一款遊戲從無到有,可拆分為企劃、開發、測試、上線等流程,這些不同階段的工作環境,雷亞目前是放在Google Cloud平台上運行。
完善數據治理工程,雷亞遊戲成立數據部門洞悉營運實況
一款遊戲要讓玩家感動,絕對不能只有感性要素,更需要從理性角度洞察玩家行為數據,才能讓用戶的留存保持穩定。尤其現代企業都知道,數據對於公司經營等同石油的價值,於是,雷亞決定成立數據部門,作為輔佐商業決策判斷的後勤核心團隊。
雷亞遊戲產品發行處數據分析部部長Denny Huang表示,「以前只用database,資料的細緻度不夠;打個比方,透過database只能看存摺的結餘,無法回溯歷程資訊;後來成立數據部門,把伺服器的log收進資料倉儲Google BigQuery,等於帳本的每筆明細都會留下記錄,再結合商業智慧與分析軟體Tableau,讓DAU(日活躍用戶)、MAU(月活躍用戶數)、留存率、付費率這些指標以視覺化圖表完整呈現。」

為了貼近玩家的需求、打造出更符合市場想法的作品,雷亞的營運團隊也希望藉由數據深入鞏固與玩家的黏著度,進而排除不利玩家留存的情境,就能事先透過BigQuery搭配Firebase實現A/B Testing。Alvin Chung舉例,遊戲業相當重視玩家前10分鐘的留存率,如果發現新手歷程在某一區卡關過久,他們就會調閱BigQuery內的玩家行為資料,找出用戶成長停滯的原因,進而修正遊戲的設計機制。透藉由此檢視及驗證方法,促使玩家加入遊戲的前10分鐘留存率提升50%。
盤點目前雷亞數據部門使用BigQuery的數據狀況,每天處理報表容量達9TB、單日300G流量,以及儲存操作紀錄超過300TB。如此龐大的資料量,雷亞也透過BigQuery搭配Tableau,落實更細緻的商業邏輯判斷。
Denny Huang分享其中一個情境:他們想知道玩家在特定戰場,怎麼運用卡牌的排列組合,這時候就能借助BigQuery及機器學習的運算,掌握某個關卡的通關率是否落在合理範圍。後續透過數據分析,找到禮包購買率的最佳時機點,並微調設定禮包內容物,以強化玩家購買誘因,讓特定產品付費率增加17%、 單一活動營收增加16%。
把關伺服器預算有效節流,借助BigQuery從每月縮短到每日掌握報表
如果說提升禮包購買率、留存時間拉長,對於遊戲開發商是「開源」策略,那麼透過Google Cloud來檢視整體服務的運作效率,則屬於「節流」手段。雷亞遊戲就提到,他們所部署的伺服器牽涉相當龐大的機器種類,內容涵蓋資料倉儲單元、資料庫單元、以及運算單元,運行過程勢必就會有所花費,這也是遊戲商的成本之一。
雷亞遊戲網站可靠性工程(SRE)工程師Gene Liu表示,「洞察伺服器維運數據,可以知道我們的後端服務是否有效率?服務品質如何?又或是有沒有讓玩家收到錯誤訊息狀況?透過監控整體後端服務的健康程度以及資源用量,讓我們知道研發資源需優先最佳化哪些項目。」
從上述情境可觀察到,SRE的主要工作就是要確保確保遊戲對內和對外服務的穩定,並且維持一定品質的玩家遊玩體驗。以對內服務來說,遊戲伺服器傳數據給BigQuery的過程,不但要保持通暢,而且也盡可能不會掉失任何資料。不過也因為遊戲玩家來自全球不同時區,等於系統的流量高低峰是24小時在變動;甚至若有特殊行銷檔期,玩家在同一時間大量湧入領獎勵,SRE團隊就要花更多時間在監測伺服器的運作狀態。

Gene Liu對此提到,「我們的後端服務部署於Google Kubernetes Engine之上,後端服務向BigQuery寫入資料是透過Pub/Sub,而Pub/Sub與BigQuery都是全代管的服務,可以大幅度减輕我們的工作負擔,不用手動擴展或縮減設定雲端服務所使用的資源,跟以前的維運工具相比,現在的管理模式可以節省非常多時間。」
另一方面,Gene Liu接著說,雷亞也在雲端環境架設資料視覺化網路應用程式平台Grafana,Grafana可以在網路瀏覽器內顯示資料圖表,並提供警告功能。因此一旦監測到數據峰值異常,就能立刻行動來最佳化産品的效能,或是有效排除伺服器原本不應浪費的成本。
「現在雲端服務的費用以raw data傳到BigQuery後,能透過Grafana即時檢視哪個專案的伺服器以及流量花多少錢,或發現花費異常時候,可以找到是哪個專案開的運算資源。以前要每個月收到帳單才知道費用,現在則是可以即時得知系統數據,並在數小時內掌握各項雲端服務的費用。」Gene Liu補充道。
期待以敏捷方式迭代產品,提供玩家即時又彈性服務
雷亞與Google Cloud的合作,除了上述相關應用,其他還包含Cloud Load Balancing、Compute Engine、Dataflow、Cloud Monitoring、Cloud Logging以及Google Workspace等解決方案,在其他業務及跨部門協作過程有廣泛運用。

Alvin Chung最後回應,「我們多年來觀察Google Cloud持續發布新功能,讓雷亞在做數據分析、維運上更穩定,也希望借力於雲端讓我們越來越省心,專注在遊戲的開發或加速迭代新的産品,更即時觀察市場的回應,進而縮短time to market的腳步。」
由此可見,雷亞遊戲在實現打造具時代回憶的偉大作品之際,藝術也要融合技術,除了讓玩家在遊戲過程感到幸福,同時也基於雲端應用,提供玩家快速又彈性的滿意服務。