謝謝阿方贈我這本《給孩子講量子力學(xué)》，真的是好有意思的書。瑾寶小時候我曾經(jīng)買過那本《quantum physics for babies》，熟悉了里面一個概念，就是在經(jīng)典牛頓力學(xué)里面，能量是連續(xù)的。而在量子力學(xué)里面，能量是階躍的。然而為什么會這樣，怎么樣才能實現(xiàn)階躍，薛定諤的貓是什么東西，這些概念全都不懂。這本書，將量子力學(xué)的發(fā)展歷史娓娓道來，概念也講得很清楚。然而不得不說，想要明白量子力學(xué)，那還是差得遠了。放棄吧，孩子還遠遠沒有到能明白量子力學(xué)的地步。不過等到孩子們像我們這般大時，也許量子力學(xué)已經(jīng)是一個人人都能熟知的概念了。

要講量子力學(xué)，必須從經(jīng)典力學(xué)開始講起，這樣就不得不提到牛頓先生，從一個砸到腦袋上的蘋果發(fā)現(xiàn)了萬有引力。有句話叫做：“人類一思考，上帝就發(fā)笑。”也許是上帝不愿意笑的那么頻繁，于是就派遣了一些物理學(xué)家來到世上。這些大開腦洞的物理學(xué)家們，引領(lǐng)著人類慢慢靠近宇宙的真相，就像從密不透風(fēng)的黑幕里掀開一條小小的縫，射進來光。有一個得了諾貝爾化學(xué)獎的物理學(xué)家盧瑟福對自己得了諾貝爾化學(xué)獎憤憤不平，原因是憤恨自己為什么得的不是物理學(xué)的獎。他說了一句名言：“科學(xué)研究，除了物理，其他都是集郵”。相信我，看完這本書，你會無比同意這句話，對這些物理學(xué)家們真的是崇拜得五體投地。

一、不確定性原理。所有微觀世界中的粒子，包括原子，原子核，電子以及光子，全部都是量子的，他們不滿足牛頓力學(xué)的規(guī)律。那么他們滿足什么規(guī)律呢？答案是不確定性原理。在微觀世界里，你無法同時測出物體的位置和動量。為什么會這樣呢？為了測粒子的位置，我們首先得看見它。所謂的看見，就是讓光打到物體上面，然后再反射進人眼或者顯微鏡里。而每種光都有自己的波長。如果光的波長比粒子的尺寸還長，那它就反射不回來了。而如果用波長比較短的光（能量也越大），它就會干擾到它原來的運動，這時候我們知道粒子的位置，卻沒法測準它的動量了。

二、物質(zhì)為什么能保持穩(wěn)定。現(xiàn)實中的物體都是由更小的原子組成的，如果用顯微鏡看這些物體，會發(fā)現(xiàn)在原子之間存在很多空隙，兩個原子間的空隙大得不可思議。那為什么這些原子不會從空隙中掉下去呢？盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子由帶正電的原子核和一些帶負電的電子組成。而原子中的電子，并不在一個個獨立的軌道上運動，而像鬼影一樣到處移動。換句話說，電子的位置是不確定的，任何時刻都會同時出現(xiàn)在很多地方，只有當我們?nèi)タ吹臅r候，才知道電子具體出現(xiàn)在哪里；如果不去看，電子就會同時呆在很多地方。兩個原子之間既有相斥（物體不會塌陷），又有化學(xué)鍵使之相吸（不會爆炸）。

三、量子力學(xué)的作用。第一個應(yīng)用是激光。光由光子組成。每個光子都有一定能量。但激光比較特別，它里面的每個光子的能量都是一樣大的。所以激光的能量可以破壞特定的電子能量，激光脫毛，激光祛斑都基于這個原理。LIGO探測引力波的關(guān)鍵技術(shù)之一都也激光。那么激光是怎么產(chǎn)生的呢？激光產(chǎn)生的過程如同雪崩。當一個光子打入原子，可以誘導(dǎo)原子中的電子從高軌道跑到低軌道，同時發(fā)出跟第一個光子能量完全相同的新光子。這兩個光子再打入兩個新原子，就會跑出四個一樣的光子。不斷進行下去，就會形成一種原子的雪崩效應(yīng)，產(chǎn)生大量的光子，這樣產(chǎn)生出來的就是激光。第二個應(yīng)用是半導(dǎo)體。這里面有一個摩爾定律非常出名，它說當價格不變時，每過兩年，半導(dǎo)體芯片所容納的晶體管數(shù)目會增加一倍。這意味著，一個芯片的計算能力每過兩年就會翻一番目前最小的芯片尺寸已經(jīng)做到只有納米，照這個速度發(fā)展下去，到2030年，晶體管就會變得只有一個原子那么大。到那個時候，不確定性原理就會起作用，直接干擾到這些晶體管的運行。也就說，或許半導(dǎo)體芯片到2030年以后就會停止發(fā)展了。第三個應(yīng)用還沒出現(xiàn)在現(xiàn)實中，就是量子傳輸。1982年，三位物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個重要的定理，叫量子不可克隆定理。他說的是，在量子世界，沒有一個東西可以被完全的復(fù)制。雖然量子不可克隆定理禁止了微觀世界中的拷貝，但卻沒有禁止微觀世界中的傳輸。就是說，在量子世界中，你還是可以把一個微小物體的信息全部復(fù)制到一堆原材料里，從而造出一個一摸一樣的東西，但是與經(jīng)典世界不同的是，原來的物體一定會被破壞掉。最終的效果是，一個物體會從自己原來的位置消失，與此同時，另一個地方會出現(xiàn)一個一摸一樣的東西。

四、量子計算機。經(jīng)典計算機最基本的元器件是二極管，主要功能是開和關(guān)。而量子計算機不一樣，根據(jù)不確定性原理，一個微觀粒子既可以出現(xiàn)在一個地方，又可能出現(xiàn)在另一個地方。它有一個概率既可以是開的，也可以是關(guān)的。這種狀態(tài)就和薛定諤的貓很像。這樣，量子計算機的開關(guān)可以同時表達0和1這兩個數(shù)字，所以量子計算機的計算能力會非常強大。

總的來說，這是一本很好的科普量子力學(xué)的書，作者功力深厚，旁征博引，物理學(xué)家們的傳聞逸事很有趣，里面用到的比喻也生動無比。不足之處在于，在很多情況下假設(shè)我們知道基本的概念，而事實上不是物理學(xué)出身的并不會知道這些概念，更不用說明白原理，但已經(jīng)很好了。畢竟，這只是一本240頁的薄薄的書。要明白量子力學(xué)，那智商足夠的情況下，估計要老老實實去讀個學(xué)位才能入門吧。