商業高研院 | “沒有量子力學的世界是一堆灰” 讀《張朝陽的物理課》| 封面天天見
封面新聞記者 孟梅
“遇事不決，量子力學”，這句科學熱梗一直廣為流行。作為曾讓無數科學家著迷又困惑的理論，量子力學顛覆了我們對物質世界的傳統認知，它不僅是20世紀物理學的革命性成就，更是現代科技發展的理論基石。
9月1日，《張朝陽的物理課》科普書第三卷發佈，張朝陽將聚焦量子力學領域，通過提出一個個有趣的問題，對量子力學物理圖像及數學方法進行深入研算，解析現代科技與宇宙奇觀背後的物理根基，帶領讀者穿梭於微觀世界，領略量子物理之美。
磚塊放熱是否會達到絕對零度？恒星燃燒能否無限擴展？晶體比熱的微觀起源是什麼？自然界中存在“點粒子”嗎？……此前張朝陽對量子力學相關問題的推導計算頻頻出圈， “量子力學可以解釋一切”“沒有量子力學的世界是一堆灰”等諸多金句登上社交平台熱榜引發討論。
作為《張朝陽的物理課》科普書系列的進階之作，第三卷新書聚焦量子力學，從觀未可知的原子核到遙不可及的白矮星從原子分子的構造細節到物質狀態變換的宏觀規律，從雙單擺的經典案例過渡到核磁共振的前沿科技，橫跨固體物理、結構化學、天文學等多個學科領域，內容更加豐富。
在新書發佈現場，張朝陽介紹道，“量子力學在第一卷已經有所涉及，講述了基本量子力學的形成和發展過程，第三卷是對整個量子力學更高階的計算。”其中，新書第三卷中的“聲子與固體比熱”章節便是量子力學中具有“里程碑”意義的議題。隨後，張朝陽圍繞書中這一議題開展了詳細推導和計算，解析了固體比熱在低溫極限下的行為。
固體由原子或分子整齊排列構成，加熱時會吸熱並振動，固體利用這種振動將能量儲存起來。愛因斯坦將晶格振動比作諧振子，首次解釋了為何低溫比熱趨近於零且絕對零度無法達到。但德拜發現愛因斯坦模型在低溫下有缺陷，並對振動能級的色散關係進行了修正。張朝陽通過黑板上的能級圖解釋了德拜的改進：聲波能級間的空隙並非為固定常數，頻率低的聲波其對應的能級間隙也低，這使得固體在低溫時能更有效地將熱能轉換為內能，從而增大比熱。張朝陽將從量子力學的視角解析固體中的聲波，解讀低溫極限下固體比熱隨溫度的變化情況，引導大家理解為什麼絕對零度不可達到。
《張朝陽的物理課》第三卷新書共分為十三個章節，內容整理自搜狐視頻物理直播課第129期至第184期。張朝陽介紹，書中從有趣的問題出發，提供了物理這座古城的不同巡遊路線風景，可以作為大學理工科專業教材之外的輔助讀物。中國科學院院士孫昌璞推薦道，本書選用了傳統教科書不同的、樸素的視角——波包的演化，深入淺出地講述了量子力學的基本精神。
相較於前兩卷，《張朝陽的物理課》第三卷借助了更多數學工具，包括偏微分方程、矩陣對角化、變分等，展示了數學與物理的融合之美。此外，這一卷不再局限於解釋若幹個概念和粒子，而是從宏觀與微觀的聯繫、量子力學的未解之謎到現代科技的應用，層層深入，全方位、多角度地呈現了量子力學的全貌。正如中國科學院院士段文暉所說，《張朝陽的物理課》第三卷是“一個物理人探索量子世界的手劄”。直播近三年，《張朝陽的物理課》已開展了220餘期課程，在線時長超過21,000分鐘，形成了集直播、回放、短視頻、文字和書籍的立體化傳播矩陣，內容逐漸深入到更垂直的專業領域，成為國內物理科普的代表力量。此次“文化殿堂”國家圖書館收藏了《張朝陽的物理課》第一二三卷，便是對其專業價值和廣泛影響的有力認可。
《張朝陽的物理課》作為搜狐視頻知識直播的代表IP，自2021年底至今已直播了220多期，總時長超過21,000分鐘，出版了兩本同名科普書籍。從力學、熱力學、電動力學等基礎物理學，到天體物理、流體力學、熱傳導等垂直領域，《張朝陽的物理課》前兩卷深入研算了衛星的橢圓軌道、月球的引力鎖定、洛倫茲力的本質以及自轉球面的“香蕉球”效應等內容，趣味問題與硬核推算相結合的特色廣受好評。有讀者點評，“與傳統教科書不同，《張朝陽的物理課》以有趣的問題為導向，更能激發探索物理現象的樂趣。”還有讀者表示書中的內容對提升思維訓練有幫助，大學生可以將其作為輔助學習的工具書。
談及物理課直播近三年，張朝陽認為遵循“一萬小時理論”很重要，“當你決定做一件事的時候，最重要的要堅持，長期堅持到一定程度，量變就會產生質變。”
對於網絡熱梗“遇事不決，量子力學”，張朝陽解釋道，這句話反映了量子力學的廣泛應用。比如地球上的許多問題，材料特性、液氦的行為，甚至一些高科技探索項目都與量子力學有關。他以近期波音公司因液氦泄漏導致任務推遲的新聞為例，航天飛機的助推器需要用液氦降溫，這得益於氦在低溫常壓下可以保持液態，而氦不會在低溫下凝固就涉及到量子力學原理。
LED燈中的電子躍遷發光、核磁共振儀探測人體內分子的量子態變化、銀河系中白矮星依靠量子簡並壓力抵抗引力坍縮……量子力學的奧秘無處不在，深刻影響著前沿科技和日常生活。當摩爾定律步入瓶頸之時，量子計算正以前所未有的速度引領科技進入全新時代。張朝陽認為，知識傳播方式正在經曆根本性變化。如今，許多科學研究不再局限於專業期刊，而是通過自媒體和短視頻進入大眾視野。“順應這一趨勢，任何人在某一方面有一技之長，堅持做下去你就會變得特別專業，也會成為網紅，成為這方面的專家。”
如何看待“薛定諤的貓”、“麥克斯韋妖”和“量子糾纏”等玄學定義？張朝陽說，當受眾真正理解科學本質時，會發現其中的樂趣遠超表面的神秘感。做科普應避免使用過度簡化或誇張的比喻，這樣會誤導大眾對科學產生誤解。因而他在物理直播中堅持用準確硬核的推導講解，形成了獨樹一幟的風格。
《張朝陽的物理課》正是先在搜狐視頻“關注流”中火起來的，因為物理課的帶動，很多自然科學家、工程方面的知識播主達人都入駐了“關注流”。
