讀《奇妙量子世界》——你想了解的量子力學知識都在這本書裡

2020-09-25 小小讀書人

「遇事不決，量子力學」，這句對量子力學的調侃，最早是由一部校園輕小說演化得來的，如今則常常用來描述科幻作品中無法用常理解釋的現象和劇情。

初次接觸量子力學，是電影《復仇者聯盟4：終局之戰》。電影中，蟻人偶然從被困的量子領域回到現實世界，然後經史塔克的天才操作，眾人通過量子力學知識穿越時空回到過去，「借」用了過去時空的宇宙寶石，完成了對已無辜消逝的人們的復活。

再次接觸量子力學，是不久前報導的「量子波動速讀」鬧劇。該理論宣稱，一本書，不用看內容，「閉著眼睛就能和書發生感性」，只快速翻就可以知道內容，「1分鐘可以看完10萬字的書」，「翻得越快，你和宇宙的距離就越近！」此種培訓已被相關專家確定為騙錢鬧劇。

電影和鬧劇無疑為量子力學知識誇大了能量，蒙添了羞恥。那麼，真實真正的量子力學是怎樣的呢？

「量子力學（Quantum Mechanics），為物理學理論，是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支，主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論。它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。」「量子力學是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論。」「物理學中有些怪異的概念，諸如糾纏和不確定性原理，就源於量子力學。」

——————————————————百度百科

從百度百科的介紹看，物理學專業之外的讀者只能了解到，量子力學是一種研究微觀粒子的物理學理論，其他的內容便不甚明了了。那麼，對物理學知識感興趣的普通讀者如何快速了解高深玄妙的量子力學知識呢？我推薦一本剛剛讀完的既生動有趣又科學嚴謹地介紹量子力學知識的作品，《奇妙量子世界》。


《奇妙量子世界》

《奇妙量子世界》是一本簡要講述量子力學知識的漫畫作品，由「中國科學院院士潘建偉發起、中國科學技術大學主辦，以中科大上海研究院為基地的公益科普論壇」的「墨子沙龍」，和「嘗試用漫畫或動畫視頻將前沿的科學知識融於有趣的小故事中，並用淺顯幽默的方式表現出來」的「Sheldon科學漫畫工作室」共同創作，以期為「對量子力學感興趣，又擔心網絡上關於量子力學的描述玄之又玄，不知如何辨別的讀者」提供「兼具科學性與可讀性的」科普作品。

這本《奇妙量子世界》在看似簡單幽默的漫畫之下，傳達的卻是乾貨滿滿的量子物理學知識。如量子物理學的起源（誕生於1900年），量子態的特點（不可複製性、測不準原理、只能測一次原理等），中國量子科學實驗衛星「墨子號」的工作、創新和貢獻等，量子傳送的真相……

同時，還有對普通力學和經典力學方面多條定律的糾正，如「在經典力學看來，當溫度達到絕對零度時，化學反應就不會發生了。但根據量子力學的原理，在絕對零度下，化學反應仍然可以有效進行。」能夠以極快的速度計算與「高爾頓板」相似卻又不同的「玻色採樣」的量子計算機等。


玻色採樣——本書內頁

還有在物理和化學不同學科之間架起橋梁作用的跨學科學科，如利用量子力學計算分子原子之間的作用力（0.0000005K超低溫下，NaK分子和K原子之間的作用力），連接量子力學和化學的「超冷化學物理」等。

……

與上述相似的，高深又玄妙的量子力學方面的知識還有很多很多，想要了解更多輕鬆又嚴謹的量子力學知識，你需要親自到書中暢遊一番。


《奇妙量子世界》

讀完這本書，深深地為科學家們在微觀領域的實驗探究而震撼而感動，正是有了他們的心血的付出，才換來了當下知識的收穫。我們總是將專家說成「磚家」，調侃他們的不明民想和後知後覺，事實上，科學家的付出很多，只是我們對他們取得的成就知之甚少。「科學研究與科學普及同樣重要，民眾了解了科學家的工作，才能更加支持科研事業的發展。」希望這本書可以成為輕鬆科普事業的指路旗幟，為其他學科的科普指明方向，通過輕鬆又嚴謹地方式，將各學科不斷研究、不懼挑戰、辛勤付出的科學家們取得的成就，讓更多的普通讀者所了解所知曉。

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