去年12月份，facebook的創(chuàng)始人扎克伯格喜得千金，女兒還沒滿月，奶爸扎克伯格就加入“贏在起跑線”上的早教隊(duì)伍中，夫妻倆在臉書上貼出一起給女兒讀繪本的圖片。
要說讀繪本也沒啥的，重點(diǎn)是人家老爸選的這本——
quantum Pyhsics。。。
量子力學(xué)！??！
額滴個(gè)神！
扎克伯格照片上在讀的這本書叫做“Quantum Physics for Babies”
（嬰兒版的量子物理學(xué)）。
這本神奇的量子力學(xué)繪本都在講什么呢？我們來看看吧。
這個(gè)球有能量
我們知道，量子力學(xué)說的都是原子啊、電子啊，很多我們平時(shí)看不到的小東西，這本《寶寶量子物理》很直觀地展示了微觀世界的樣子。
但如果你以為量子力學(xué)就是這樣，那你就錯(cuò)啦，量子力學(xué)是一種世界觀，它以一種很微妙的角度來理解我們的世界，或者說，量子力學(xué)將我們帶進(jìn)了一個(gè)光怪陸離的奇幻世界，在這個(gè)世界里，你腳下踩著的大地將不再堅(jiān)實(shí)，反而像超級(jí)瑪麗腳下的土地隨時(shí)可能會(huì)塌陷；嶗山道士的穿墻術(shù)成為可能；甚至我們世界客觀和實(shí)在性也消失了，一切都要用概率才能解釋。
曹天元在他的《上帝擲骰子嗎——量子力學(xué)史話》中寫道：“量子理論是一個(gè)復(fù)雜而又難解的謎題。她像一個(gè)神秘的少女，我們天天與她相見，卻始終無法猜透她的內(nèi)心世界。今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機(jī)到核能，航天，生物基因技術(shù)，幾乎沒有哪個(gè)領(lǐng)域不依賴量子論。但量子論究竟帶給了我們什么？這個(gè)問題至今難以回答。在自然哲學(xué)觀上，量子論給我們帶來了前所未有的沖擊和震動(dòng)，甚至改變了整個(gè)物理世界的基本思想。”
（薛定諤的貓）
小編大概是在高中讀到《上帝擲骰子》這本科普書，大為震驚——原來世界竟然是這樣的！對(duì)于普通人來說，我們可能無法理解那眾多數(shù)學(xué)公式的意義，但量子力學(xué)帶來思想上的啟發(fā)是巨大的。小編也準(zhǔn)備推送幾篇圖文，用講故事的形式和大家分享這些啟發(fā)。
當(dāng)然，這也會(huì)是很適合跟孩子講述的故事，思考是一件很有趣的事情，特別是和孩子一起思考這個(gè)世界的時(shí)候，難道不是嗎？
（一）是波還是粒子？
1、第一次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)
光是粒子，還是波？科學(xué)家們?yōu)榱诉@個(gè)問題爭(zhēng)論了近三百年，也是貫穿整個(gè)量子力學(xué)發(fā)展的線索之一。這個(gè)問題的第一次爭(zhēng)論還是發(fā)生在1672年，我們姑且稱之為第一次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)吧。
那一年，29歲的年輕科學(xué)家牛頓剛剛當(dāng)選英國(guó)皇家科學(xué)會(huì)的會(huì)員，沒錯(cuò)，就是那個(gè)后來出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》、提出萬有引力定律的大科學(xué)家牛頓。29歲的牛頓提交給科學(xué)院的第一篇論文《關(guān)于光與色》，講的就是牛頓做的那個(gè)三棱鏡分光實(shí)驗(yàn)，把一束太陽光折射成一道彩虹，牛頓在這里面認(rèn)為光是一種微粒，白色的陽光是由多種彩色的光的微粒組成的。
當(dāng)時(shí)英國(guó)皇家科學(xué)會(huì)里資格比較老的胡克和波義耳都是波動(dòng)學(xué)說的支持者，認(rèn)為牛頓的色彩組合理論是剽竊自己的，而微粒的說法完全是胡扯。光怎么會(huì)是微粒呢？肯定是波動(dòng)嘛！
牛頓當(dāng)時(shí)很生氣，撤回了自己論文，從此牛頓和胡克也成了一對(duì)冤家對(duì)頭。
那波是什么呢？如果往水里面扔一顆石子，水面就會(huì)出現(xiàn)波紋，一圈一圈擴(kuò)散。我們知道，波會(huì)發(fā)生干涉，如果我們?cè)谒嫔戏乓桓鶛跅U，攔住波的去路，但是在欄桿中留兩個(gè)洞，那么這兩個(gè)洞后面會(huì)出現(xiàn)兩條新的水波，這兩條水波擴(kuò)散后遇到一起，會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，有的地方加強(qiáng)，有的地方減弱。意大利有個(gè)科學(xué)家，他讓一束光通過兩個(gè)相鄰的小孔，照射到小孔后面暗室的一塊屏幕上?？赡苣銜?huì)猜屏幕上肯定會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)小孔，但是結(jié)果卻是出現(xiàn)了一系列明暗交替的條紋，這跟水波的干涉很相似。
與胡克站在同一陣營(yíng)——波動(dòng)大軍——的還有一位叫惠更斯的大將，他繼續(xù)發(fā)展光的波動(dòng)理論，1690年出版了《光論》一書，惠更斯用波動(dòng)理論解釋了光線的反射和折射現(xiàn)象，開辟了波動(dòng)大軍的廣大根據(jù)地。而微粒大軍自上一次牛頓被老資格的胡克批評(píng)了之后，正陷入節(jié)節(jié)敗退的窘境，眼看著就要全軍覆沒了。
但微粒軍團(tuán)的元帥可不是普通人，那可是大名鼎鼎，才華橫溢的牛頓?。〗?jīng)過多年的潛伏，休養(yǎng)生息，這一次牛頓要重拳反擊了。
這個(gè)時(shí)候的牛頓已經(jīng)是英國(guó)皇家科學(xué)會(huì)的會(huì)長(zhǎng)了，被授予了劍橋大學(xué)的盧卡斯數(shù)學(xué)教授的榮譽(yù)稱號(hào)——目前這個(gè)稱號(hào)授予了霍金——此外牛頓還擔(dān)任皇家鑄幣局的局長(zhǎng)。1703年，牛頓出版了他的《光學(xué)》，用微粒學(xué)說解釋許多光學(xué)現(xiàn)象，認(rèn)為光是一種微粒，從發(fā)光源產(chǎn)生，到達(dá)人的眼睛，人類就能看見光了。牛頓同時(shí)反駁惠更斯：光如果是一種波，它應(yīng)該同聲波一樣可以繞過障礙物而不會(huì)產(chǎn)生影子。
要說牛頓從1672年到1703年，蟄伏了30年，這時(shí)間也太長(zhǎng)了吧。不是牛頓真的需要花這么長(zhǎng)時(shí)間來憋大招，牛頓的《光學(xué)》其實(shí)早就寫的差不多了，之所以在1703年才發(fā)布，是為了等死對(duì)頭胡克去世。以此時(shí)牛頓的名望，他要發(fā)表《光學(xué)》，估計(jì)除了胡克不會(huì)再有其他反對(duì)的聲音，于是牛頓一舉殲滅波動(dòng)軍團(tuán)的有生力量。
第一次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)以牛頓率領(lǐng)微粒軍團(tuán)大獲全勝，光是一種微粒的解釋在科學(xué)界深入人心，牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。
2、第二次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)
然而1773年，一個(gè)名叫托馬斯·楊的男孩誕生了，這個(gè)小男孩的成長(zhǎng)簡(jiǎn)直就是一部天才的成長(zhǎng)史，據(jù)說他2歲就開始閱讀，4歲能將英國(guó)詩人的佳作和拉丁文詩歌背得滾瓜爛熟；不到6歲已經(jīng)把圣經(jīng)從頭到尾看過兩遍，還學(xué)會(huì)用拉丁文造句；14歲他已經(jīng)掌握10多門語言。楊19歲的時(shí)候，受到當(dāng)醫(yī)生的叔父的影響，決定去倫敦學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)。在以后的日子里，他先愛丁堡和哥廷根大學(xué)攻讀，最后還是回到劍橋的伊曼紐爾學(xué)院完成了學(xué)業(yè)。
畢業(yè)后托馬斯楊做了一名眼科醫(yī)生，對(duì)人眼的研究是他的興趣轉(zhuǎn)移到光學(xué)上來，最終形成了他認(rèn)為光是波動(dòng)的思想。被消滅了一百多年的波動(dòng)軍團(tuán)再度復(fù)生，開始了對(duì)微粒軍團(tuán)的絕地大反攻，展開了第二次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)。
（天才托馬斯·楊）
托馬斯楊反攻的武器是著名的“雙縫實(shí)驗(yàn)”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，把一只蠟燭放在一張開了一個(gè)小孔的紙前面，這樣就形成了一個(gè)點(diǎn)光源。現(xiàn)在在紙后面再放一張紙，不同的是在這張紙上開了兩條平行的狹縫，從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，就會(huì)形成一系列明、暗交替的條紋，這就是現(xiàn)在眾人皆知的干涉條紋。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)是牛頓的微粒怎么也解釋不了的。法國(guó)科學(xué)院為了將波動(dòng)大軍的反抗鎮(zhèn)壓下去，在1818年還出了一個(gè)懸賞的征文競(jìng)賽。競(jìng)賽評(píng)委由許多知名的科學(xué)家組成，包括表、拉普拉斯和泊松，都是積極的微粒說擁護(hù)者。法國(guó)科學(xué)院組織這個(gè)競(jìng)賽的本意也是希望有人能用微粒說的理論來解釋雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。
但是戲劇性的是，一個(gè)名不見經(jīng)傳的年輕人——菲涅耳提交了一篇論文《關(guān)于偏振光的相互作用》。菲涅耳用光是一種波的觀點(diǎn)，以嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理，圓滿地解釋了光的衍射現(xiàn)象和雙縫實(shí)驗(yàn)。菲涅耳的理論體系完整無缺，以至于這場(chǎng)原本是想要鎮(zhèn)壓反抗的波動(dòng)軍團(tuán)的競(jìng)賽，變成了波動(dòng)軍團(tuán)逆襲的機(jī)會(huì)。
至此，銷聲匿跡100多年的波動(dòng)學(xué)說卷土重來，贏得了第二次波粒戰(zhàn)爭(zhēng)，重新登上物理學(xué)統(tǒng)治地位的寶座。（未完待續(xù)）
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