1925年，當(dāng)時年僅24歲的物理學(xué)家——海森堡在德國北海的赫爾戈蘭島上寫下了一篇有關(guān)“矩陣力學(xué)”的論文。隨后，39歲的薛定諤提出“波動力學(xué)”進(jìn)一步完善了薛定諤方程。兩項(xiàng)工作共同構(gòu)成了量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)。至此，一扇新世界的大門被悄然推開——量子力學(xué)誕生了。

在接下來的100年里，量子力學(xué)蓬勃發(fā)展，從一門顛覆性的理論發(fā)展為現(xiàn)代物理學(xué)的核心，并深刻影響了人類對自然、技術(shù)和哲學(xué)的認(rèn)知。

經(jīng)過一個世紀(jì)的不斷發(fā)展，人類從最初的“解釋原子”逐漸邁入了“重構(gòu)世界”，量子信息科學(xué)開始深刻地嵌入未來世界的藍(lán)圖之中，成為未來最重要的科技手段之一。

時至今日，我們國家已在量子信息科學(xué)領(lǐng)域中，躋身全球第一梯隊(duì)。近些年來，無論是在量子計(jì)算、量子通信還是量子模擬、量子精密測量等領(lǐng)域，中國都取得了多項(xiàng)世界級的突破，國家也將量子科技列為戰(zhàn)略優(yōu)先發(fā)展方向之一。

畢竟，量子信息科學(xué)已經(jīng)深刻影響著材料科學(xué)、密碼安全、人工智能……甚至是對宇宙本質(zhì)的探索?！傲孔印边@個詞也不斷出現(xiàn)在我們的日常生活中，你或許曾聽到過：量子芯片、量子導(dǎo)航、量子網(wǎng)絡(luò)……

可你是否有認(rèn)真的思考過：到底什么是量子？它跟我們的日常生活又有什么關(guān)系？

“你為什么說‘量子，更像是一種規(guī)則’呢？如果說這個世界里的規(guī)則是量子的，那我之前所在的世界里的規(guī)則，就是經(jīng)典的嗎？那如果是這樣，兩個世界的規(guī)則不就不統(tǒng)一了嗎？”圓子納悶地說到。

“嗯……你這個問題很有意思，看不出你還是個愛動腦筋的小姑娘。其實(shí)，不管是量子的世界，還是經(jīng)典的世界，都是同一個世界，它們應(yīng)該是完全統(tǒng)一的，不應(yīng)該有任何沖突。唯一不同的，是觀測尺度。我問你啊，在你之前的世界里，你覺得往一個杯子里倒水的過程，是經(jīng)典的，還是量子的呢？”點(diǎn)點(diǎn)以一個小老師的口吻問到。

“當(dāng)然是經(jīng)典的，因?yàn)榈顾倪^程是連續(xù)的！”

“你看到那邊的小溪了嗎？”

圓子順著點(diǎn)點(diǎn)指的方向遠(yuǎn)遠(yuǎn)看過去，發(fā)現(xiàn)很多小球擠在一條通道中，正按照一定的速度，一個一個地向前跑。

“什么？你說那是一條小溪？”圓子驚訝的問到，“那不是一堆小球，擠在一起往前走嗎？”

“哈哈，那就是水分子的流動。”點(diǎn)點(diǎn)一聽樂了，“你之所以認(rèn)為，往杯子里倒水的過程是經(jīng)典的，就是因?yàn)樵诤暧^世界里，你們都用宏觀的尺度去看待水，你覺得它是流動的、連續(xù)的?？墒窃谖覀兞孔邮澜缰校晕⒂^的尺度去看‘水’，它就變成了一個個的水分子，不再是連續(xù)的，而是離散的了?！?/blockquote>

點(diǎn)點(diǎn)停頓了一下，又接著說到：“其實(shí)，我們兩個世界看到的東西，本質(zhì)上是相同的、統(tǒng)一的。不同的是，我們的觀測尺度不一樣。而在不同的尺度下，我們會得到不同的結(jié)果?！?/blockquote>

“噢……就像是不同的人，看待事物的角度不同，對同一件事物得出的看法和結(jié)論也不同，對嗎？”圓子眨巴著大眼睛問到。

“是的，可以這么理解?！秉c(diǎn)點(diǎn)回應(yīng)到。

上面的這段文字摘錄于最近出版的一本量子物理科普書《量子奇境環(huán)游記》。這本書以一個孩子的視角，向你解釋什么是量子世界，它與我們所處的宏觀世界有什么樣的聯(lián)系。它以故事的形式出發(fā)，跟隨變成了質(zhì)子的小女孩“圓子”和她的電子“點(diǎn)點(diǎn)”，一起探索光怪陸離的量子世界。

原本只出現(xiàn)在化學(xué)課本中的氫、氧、銣、銫、氦、氙，在書中全都變成了主要角色，它們幫助主角圓子和點(diǎn)點(diǎn)，順利通過了一個又一個的考驗(yàn)。而它們的化學(xué)屬性也影響著它們的角色個性，于是很多時候，它們說出的語言和作出的行為，總是會鬧出不少笑料，讓人不禁莞爾。

在量子世界的一場場冒險中，讀者可以和主角們一起去身臨其境地感受故事中所蘊(yùn)藏的物理規(guī)則，再利用這些規(guī)則去克服一個個困難和障礙。在這個過程中，書中的角色將以問答的形式，向讀者們解釋量子物理的基本概念，用舉例的形式展示清晰的物理圖像，探索量子世界的基本規(guī)則。

這本書沒有晦澀的物理公式，也沒有復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而是以氫原子小隊(duì)的探險故事為主，讓抽象的物理概念，在你的腦海中化為一個具象的場景。比如量子疊加態(tài)、量子隧穿、超流體相變、量子渦旋、光鑷、光電效應(yīng)……

因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)世界里積累的經(jīng)驗(yàn)，并不能幫我們在量子世界里順利通過考驗(yàn)。量子世界不同于宏觀經(jīng)典世界的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)則，也使得那里有著獨(dú)特的物理現(xiàn)象：

在那個世界里，河水不是流動的液體，而是一個一個的水分子小球；不同原子的電子只能吃特定顏色的小光球；光子在面對兩扇門的時候，不是選一扇門進(jìn)入，而是可以同時進(jìn)入兩扇門……

這些故事情節(jié)，恰恰是作者將量子物理中那些抽象而又反直覺概念，以一種通俗易懂的方式直接呈現(xiàn)給讀者，讓我們?nèi)ジ惺?，也讓我們思考，如果你是那一粒原子，面對書中的挑?zhàn)時，你會做出什么樣的選擇？

所以這本書不僅可以作為青少年的“量子物理”啟蒙讀物，對初高中物理課本（經(jīng)典物理）進(jìn)行補(bǔ)充，而且隨書附錄的視頻也會對每一章節(jié)的知識點(diǎn)，進(jìn)行歸納和集中講解，讓小讀者在不知不覺中建立起對應(yīng)的知識模塊，形成自己的思維體系。

同時，這本書也可以是成年人的量子入門讀物，哪怕你曾經(jīng)在上學(xué)期間對物理這門學(xué)科敬而遠(yuǎn)之，也可以從這本書中獲得最基本的物理概念和圖像。最后，冒險的故事也往往與成長有關(guān)，在過程中思考，在過程中成長，或許在故事的最后，掌握了更多量子物理知識的你，也會和經(jīng)歷過冒險的主角圓子一樣，變成了一個新的自己。

書名：量子奇境環(huán)游記 給青少年的量子物理課

?♂? 作者：郭彥良

內(nèi)容簡介

《量子奇境環(huán)游記：給青少年的量子物理課》是一本面向青少年的量子物理科普圖書。本書通過一個充滿奇幻色彩的故事，引領(lǐng)讀者進(jìn)入神秘的量子世界。

故事的主人公圓子，在一次意外中進(jìn)入了微觀的量子世界，與一個自稱“電子”的伙伴“點(diǎn)點(diǎn)”共同經(jīng)歷了一系列奇妙的冒險。在書中圓子與點(diǎn)點(diǎn)一起探索了電場河、彩虹谷等地，見證了量子疊加態(tài)、量子渦旋等神奇現(xiàn)象，還觀看了一場與眾不同的原子足球賽。作者巧妙地將量子物理中的復(fù)雜概念，如波粒二象性、粒子的全同性等融入故事情節(jié)，使讀者在跟隨圓子的腳步歷險的同時，自然而然地學(xué)到了量子物理的基礎(chǔ)知識。

本書作者郭彥良，現(xiàn)為奧地利因斯布魯克大學(xué)量子物理實(shí)驗(yàn)中心博士后，研究方向?yàn)槌湓优c量子模擬，曾以主要作者在Nature、Science等物理頂級期刊發(fā)表論文，也翻譯過《物質(zhì)的秘密》《黑洞之心》等優(yōu)秀科普作品。這一次，他不僅是物理工作者，也是一個說故事的人。

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