商业高研院 | “没有量子力学的世界是一堆灰” 读《张朝阳的物理课》| 封面天天见

来源：封面新闻

封面新闻记者 孟梅

“遇事不决，量子力学”，这句科学热梗一直广为流行。作为曾让无数科学家着迷又困惑的理论，量子力学颠覆了我们对物质世界的传统认知，它不仅是20世纪物理学的革命性成就，更是现代科技发展的理论基石。

9月1日，《张朝阳的物理课》科普书第三卷发布，张朝阳将聚焦量子力学领域，通过提出一个个有趣的问题，对量子力学物理图像及数学方法进行深入研算，解析现代科技与宇宙奇观背后的物理根基，带领读者穿梭于微观世界，领略量子物理之美。

砖块放热是否会达到绝对零度？恒星燃烧能否无限扩展？晶体比热的微观起源是什么？自然界中存在“点粒子”吗？……此前张朝阳对量子力学相关问题的推导计算频频出圈， “量子力学可以解释一切”“没有量子力学的世界是一堆灰”等诸多金句登上社交平台热榜引发讨论。

作为《张朝阳的物理课》科普书系列的进阶之作，第三卷新书聚焦量子力学，从观未可知的原子核到遥不可及的白矮星从原子分子的构造细节到物质状态变换的宏观规律，从双单摆的经典案例过渡到核磁共振的前沿科技，横跨固体物理、结构化学、天文学等多个学科领域，内容更加丰富。

在新书发布现场，张朝阳介绍道，“量子力学在第一卷已经有所涉及，讲述了基本量子力学的形成和发展过程，第三卷是对整个量子力学更高阶的计算。”其中，新书第三卷中的“声子与固体比热”章节便是量子力学中具有“里程碑”意义的议题。随后，张朝阳围绕书中这一议题开展了详细推导和计算，解析了固体比热在低温极限下的行为。

固体由原子或分子整齐排列构成，加热时会吸热并振动，固体利用这种振动将能量储存起来。爱因斯坦将晶格振动比作谐振子，首次解释了为何低温比热趋近于零且绝对零度无法达到。但德拜发现爱因斯坦模型在低温下有缺陷，并对振动能级的色散关系进行了修正。张朝阳通过黑板上的能级图解释了德拜的改进：声波能级间的空隙并非为固定常数，频率低的声波其对应的能级间隙也低，这使得固体在低温时能更有效地将热能转换为内能，从而增大比热。张朝阳将从量子力学的视角解析固体中的声波，解读低温极限下固体比热随温度的变化情况，引导大家理解为什么绝对零度不可达到。

《张朝阳的物理课》第三卷新书共分为十三个章节，内容整理自搜狐视频物理直播课第129期至第184期。张朝阳介绍，书中从有趣的问题出发，提供了物理这座古城的不同巡游路线风景，可以作为大学理工科专业教材之外的辅助读物。中国科学院院士孙昌璞推荐道，本书选用了传统教科书不同的、朴素的视角——波包的演化，深入浅出地讲述了量子力学的基本精神。

相较于前两卷，《张朝阳的物理课》第三卷借助了更多数学工具，包括偏微分方程、矩阵对角化、变分等，展示了数学与物理的融合之美。此外，这一卷不再局限于解释若干个概念和粒子，而是从宏观与微观的联系、量子力学的未解之谜到现代科技的应用，层层深入，全方位、多角度地呈现了量子力学的全貌。正如中国科学院院士段文晖所说，《张朝阳的物理课》第三卷是“一个物理人探索量子世界的手札”。直播近三年，《张朝阳的物理课》已开展了220余期课程，在线时长超过21,000分钟，形成了集直播、回放、短视频、文字和书籍的立体化传播矩阵，内容逐渐深入到更垂直的专业领域，成为国内物理科普的代表力量。此次“文化殿堂”国家图书馆收藏了《张朝阳的物理课》第一二三卷，便是对其专业价值和广泛影响的有力认可。

《张朝阳的物理课》作为搜狐视频知识直播的代表IP，自2021年底至今已直播了220多期，总时长超过21,000分钟，出版了两本同名科普书籍。从力学、热力学、电动力学等基础物理学，到天体物理、流体力学、热传导等垂直领域，《张朝阳的物理课》前两卷深入研算了卫星的椭圆轨道、月球的引力锁定、洛伦兹力的本质以及自转球面的“香蕉球”效应等内容，趣味问题与硬核推算相结合的特色广受好评。有读者点评，“与传统教科书不同，《张朝阳的物理课》以有趣的问题为导向，更能激发探索物理现象的乐趣。”还有读者表示书中的内容对提升思维训练有帮助，大学生可以将其作为辅助学习的工具书。

谈及物理课直播近三年，张朝阳认为遵循“一万小时理论”很重要，“当你决定做一件事的时候，最重要的要坚持，长期坚持到一定程度，量变就会产生质变。”

对于网络热梗“遇事不决，量子力学”，张朝阳解释道，这句话反映了量子力学的广泛应用。比如地球上的许多问题，材料特性、液氦的行为，甚至一些高科技探索项目都与量子力学有关。他以近期波音公司因液氦泄漏导致任务推迟的新闻为例，航天飞机的助推器需要用液氦降温，这得益于氦在低温常压下可以保持液态，而氦不会在低温下凝固就涉及到量子力学原理。

LED灯中的电子跃迁发光、核磁共振仪探测人体内分子的量子态变化、银河系中白矮星依靠量子简并压力抵抗引力坍缩……量子力学的奥秘无处不在，深刻影响着前沿科技和日常生活。当摩尔定律步入瓶颈之时，量子计算正以前所未有的速度引领科技进入全新时代。张朝阳认为，知识传播方式正在经历根本性变化。如今，许多科学研究不再局限于专业期刊，而是通过自媒体和短视频进入大众视野。“顺应这一趋势，任何人在某一方面有一技之长，坚持做下去你就会变得特别专业，也会成为网红，成为这方面的专家。”

如何看待“薛定谔的猫”、“麦克斯韦妖”和“量子纠缠”等玄学定义？张朝阳说，当受众真正理解科学本质时，会发现其中的乐趣远超表面的神秘感。做科普应避免使用过度简化或夸张的比喻，这样会误导大众对科学产生误解。因而他在物理直播中坚持用准确硬核的推导讲解，形成了独树一帜的风格。

《张朝阳的物理课》正是先在搜狐视频“关注流”中火起来的，因为物理课的带动，很多自然科学家、工程方面的知识播主达人都入驻了“关注流”。