孩子读得懂的量子力学

真空，真的是空的吗？
崂山道士真的可以穿墙而过吗？
为什么我们能看到七彩颜色？
平行世界里有多少个不同的自己？
为什么人人都在说“薛定谔的猫”？
一道算错的计算题，不小心拯救了全人类？
原子弹、激光、手机、量子计算机……
那么多的为什么，让孩子自己解锁答案！

李朝晖：
钢铁公司总工程师。
知名科普公众号作者，专注科普
三十年。
“判天地之美，析万物之理”，
量子力学将会颠覆人们对世界的
看法。

章 量子力学的起源：乌云下的“三剑客”
1.比黑洞还黑的黑体  
2.量子假说  
3.光是什么
4.光的波粒二象性  
5.原子就是一个西瓜  
6.美的实验  
7.电子为什么不掉入原子核  
量子力学漫画小剧场：乌云乌云，快走开！  
第二章 量子力学的研究核心：群雄逐鹿
1.小王子的预言  
2.打遍天下无敌手 
3.矩阵力学
4.薛定谔的波  
5.测不准原理  
6.第三种解释  
7.真空里到底有什么  
量子力学漫画小剧场：新物理大厦奇遇  
第三章 量子力学的论证过程：华山论剑
1.上帝不掷骰子  
2.爱因斯坦，不要教上帝怎么做  
3.一剑封喉  
4.以彼之道，还施彼身  
5.量子幽灵  
6.薛定谔的猫  
7.平行世界  
8.隐变量理论  
9.诡异的量子延迟选择实验  
10.退相干  
量子力学漫画小剧场：世界的真相是？没有真相  
第四章 量子世界
1.蘑菇云  
2.量子计算机  
3.精彩纷呈的量子世界  
量子力学漫画小剧场：量子力学——伟大的发现  
后记：科学的终结？

真空，真的是空的吗？
崂山道士真的可以穿墙而过吗？
为什么我们能看到七彩颜色？
平行世界里有多少个不同的自己？
为什么人人都在说“薛定谔的猫”？
一道算错的计算题，不小心拯救了全人类？
原子弹、激光、手机、量子计算机……
那么多的为什么，让孩子自己解锁答案！

李朝晖：
钢铁公司总工程师。
知名科普公众号作者，专注科普
三十年。
“判天地之美，析万物之理”，
量子力学将会颠覆人们对世界的
看法。

各位同学一定都很熟悉，在每次期末考试之后，班主任都会组织一次班会，说一下这个学年大家的学习情况，也许还会邀请学霸来谈一下学习经验。 
其实不只是我们，科学家们也喜欢开这样的会，不过他们并不是每年都开。 
在一百多年前的1900年4月27日，科学家们打算开一个会，总结一下上一个世纪以来的工作，还请了一位学霸进行总结报告，这位学霸就是开尔文爵士。 
开尔文爵士是个天才，他十岁就上了大学，二十二岁就成为大学教授，是当时秀的科学家、热力学的创始人之一。 
爵士的成就还不止于此，他还是当时杰出的工程师，主持铺设了世界上条海底电缆，所以由他来做这个报告再合适不过。 
在大会上，开尔文爵士认为当时的形势一片大好，科学问题基本得到了解决，以后的物理学家将无事可做，可做的就是把实验数据做得更精确一些。 
这听起来有点吹牛，并且是开尔文爵士说的，更加让人觉得有点问题，因为开尔文爵士经常说一些错误的预言，他曾经声称任何比空气重的机器都不可能在天空翱翔，这错得有点离谱了，现在飞机都已经成了重要的交通工具，而飞机毫无疑问要比空气重，这次是不是开尔文爵士又说错了呢？ 
这次开尔文爵士还真没有吹牛。 
当时，伟大的牛顿爵士解决了力学问题，把天地万物纳入了牛顿力学之中，无论日月星辰还是飞花落叶，都要遵从牛顿的智慧；法拉第和麦克斯韦则解决了电磁学问题，开阔了人类的视野；开尔文爵士和一众英雄发现了热力学的秘密，现在的汽车、火车、轮船的发动机都还遵从热力学的规律。 
不过作为优秀的科学家，爵士还是谨慎地指出了当时科学界还有两个小问题没有解决——这就是传说中的“两朵乌云”。 
非常遗憾的是，在这个问题上爵士又错了，这看起来只是万里晴空下两朵微不足道的小乌云，带来的却是一场科学新革命的暴风雨。 
两朵乌云，其中一朵乌云带来了爱因斯坦的相对论，另一朵乌云则带来了量子力学。而带来量子力学的那朵乌云其实就是关于黑体的问题。 
要说黑体，就得先说什么是黑；要说什么是黑，就得先说什么是颜色；要说什么是颜色，就要从光说起。 
我们都知道，白光可以分解为赤橙黄绿青蓝紫七种颜色。 
我们看到一个红色的物体，是由于这个物体吸收了其他颜色的光，把红光反射到了我们的眼睛里，所以我们就看到了红色；绿色物体自然就是吸收了其他颜色的光，反射了绿光……依此类推。 
而关于黑色，你们一定都听过一句话：天黑得伸手不见五指。 
其实“伸手不见五指”只是一种比喻，在现实生活中，我们都见不到这种黑。乌云笼罩下的夜空，也会有模糊的星光穿透乌云；在没有月光的夜晚，也还有街头的点点灯光……那么，到底有没有“伸手不见五指”的黑呢？ 
还是有的，那就是黑体。 
黑体是一种假想的物体，只存在于想象之中，在现实中并不存在。我们平时所见的黑色物体，都是只吸收光而不反射光，而黑体不仅吸收光，它连电磁波都吸收（光也是一种电磁波，我们会在以后的章节中详细说这个问题，在这里，我们只要知道黑体是宇宙间黑黑的物体就可以了）。 
不过黑体也并不是在任何情况下都这么抠门，要是把黑体架在火上烤，黑体的温度就会升高，这时候黑体就可以辐射电磁波，甚至发出光来。并且黑体有一个非常特别的性质，那就是黑体的辐射只和温度有关，温度的不同，黑体辐射出来的光的颜色也不同，随着温度的升高，黑体会依次发出红——橙红——黄——黄白——白——蓝白各种不同颜色的光。 
既然黑体只是一种假想出来的物体，那么科学家们为什么还要研究它呢？ 
因为黑体就好比是数学中的“1”，任何一种现实中的物体，只要乘以一个系数，就可以知道这种物体的辐射规律。 
这一点太重要了，新冠肺炎疫情期间用来测量体温的测温枪就是利用了这一点，测温枪接收了人体发出的辐射，反射回来就知道了人体的温度。 
辐射规律的应用还不止于此。每天太阳都会温暖地照耀着大地，可是太阳的温度有多高呢？总不能飞到太阳上去测量吧。所以我们只要分析一下太阳光的颜色，就可以知道太阳的温度了。同样，我们也可以用这种方法来分析夜空中闪烁的星星的温度。 
但是在当时，研究黑体辐射规律时出了大问题，这也就是开尔文爵士所说的“两朵乌云”中的一朵。 
科学家们根据实验数据总结出了黑体的辐射规律，在这个过程中，需要运用到科学界的条铁律——奥卡姆剃刀原则。 
奥卡姆剃刀原则就是尽量用少的规律来概括世间万物运行的规则，小读者们要用心记住哦，这是一条非常重要的规则，以后我们会反复提到。 
依据奥卡姆剃刀原则，科学家们觉得黑体辐射应该可以用一条规律来表达，但大家一直没有找到这条规律，所以开尔文爵士才说，这是物理学上空一朵乌云的原因。