资源介绍
视频数量：26个
总时长：1小时12分
课程介绍：
量子力学：用大白话讲透那个让爱因斯坦都头疼的宇宙密码
你有没有想过，为什么原子不会塌陷？为什么我能透过窗户看到外面的世界？为什么你的手机、电脑这些东西能运转？这些问题看起来普普通通，但答案全都藏在一个让人头皮发麻的地方——量子力学。
量子力学是物理学里最奇怪的一个分支。在量子世界里，粒子可以同时出现在两个地方，可以瞬间跨越空间跟另一个粒子纠缠在一起，甚至仅仅因为你看了它一眼，它的状态就改变了。听起来像科幻小说对不对？但这就是宇宙运作的真实方式。物理学家费曼说过一句有名的话：“我可以肯定地说，没有人真正理解量子力学。”但这本书就是要带你试试看。
这门课只有1小时12分钟，26个视频，分成7个部分，从零开始带你把量子力学捋一遍。不需要你有任何物理基础，只要你对这个世界好奇，就能跟着走下去。
先从经典物理学讲起。几个世纪前，物理学家觉得世界已经被他们研究透了。牛顿力学能精准预测苹果落地和行星运动，麦克斯韦电磁理论统一了电和磁，热力学解释了温度和能量转换。那时候的人觉得，物理学差不多可以收工了，就剩几个细节问题还没解决。
结果1900年，物理学出了大事。一个叫“紫外灾变”的问题把经典物理学打了个措手不及。按照当时的理论，热的东西发光时，高频光（就是偏紫色的光）应该携带无穷大的能量。这显然不可能，但经典理论就是这么说的。问题出在哪？出在经典物理学假设能量是连续不断的，可以无限细分。
一个叫普朗克的德国物理学家解决这个问题的办法听起来很离谱：他说能量不是连续的，能量是一包一包的，有最小的单位。这个想法太激进了，连他自己都不太敢相信。但就是这个“能量量子”的概念，打开了量子力学的大门。
五年后，爱因斯坦把这个想法往前推了一大步。他用“量子”的概念解释了光电效应——就是光打在金属上能把电子打出来的现象。按照经典理论，光的能量应该跟亮度有关，越亮的光越容易打出电子。但实验结果完全不是这样。真正决定性的因素是光的颜色（频率），不是亮度。爱因斯坦说，光本身就是由一个个光子组成的，每个光子的能量由颜色决定。这样一来，实验结果就解释得通了。
光子概念的提出，打破了几个世纪的争议。牛顿说光是一堆粒子，惠更斯说光是波，双方吵了几百年都没吵明白。结果量子力学说，光既是波又是粒子，两边都对。这个“波粒二象性”的概念，后来成了量子力学的核心主题。
原子内部是什么样子？19世纪末，物理学家发现原子内部大部分是空的。一个叫卢瑟福的英国人做了个实验，用阿尔法粒子轰击金箔。他发现大多数粒子直接穿过去了，但偶尔有几个被弹了回来。这说明原子内部非常空旷，但有一个小小的、很重的东西把粒子弹了回来——这就是原子核的发现。
但问题来了。电子带负电，原子核带正电，按照经典物理学的理论，电子应该一边转一边辐射能量，然后越转越往里掉，最后掉进原子核里。原子应该在不到一秒钟内就塌陷掉。但原子没有塌陷。好端端存在着。这是怎么回事？
玻尔提出了一个在当时看来疯狂的想法。他说电子不是想转多少圈就转多少圈，只能在特定的轨道上运动。这些轨道是“量子化”的，就像楼梯一样，你只能站在第一级、第二级、第三级，不能站在两级之间。电子在这些特定轨道上运动的时候，不会辐射能量。只有在轨道之间跳来跳去的时候，才会吸收或者放出光子。
玻尔的模型完美解释了氢原子发出的光——氢原子光谱。不同颜色的光对应电子在不同轨道之间跳跃时放出的能量。但这个模型有个局限：它只能解释氢原子，对更复杂的原子就不太灵了。而且后来发现的电子自旋等新现象，玻尔模型也解释不了。玻尔自己也知道这个模型不完整，他鼓励后来的年轻物理学家去超越他。
经典物理学把世界分成两派：波和粒子。波会扩散、会干涉、会叠加，水波和声波都是例子。粒子有确定的位置，像沙粒或者子弹一样，沿着明确的路径运动。量子力学最让人抓狂的地方就是，它告诉你这两个东西其实是一回事。
双缝实验把这件事展示得清清楚楚。一束光照过两条狭缝，会在后面的屏幕上形成条纹——明暗相间的干涉图案。这很正常，波才会这样。但诡异的事情来了：如果把光调得非常暗，暗到每隔几秒才发出一个光子，你以为屏幕上会出现两个亮斑，因为每个光子只能从一条缝通过。结果呢？屏幕上出现的还是干涉条纹。这个单独的光子，同时通过了两条缝，还跟自己发生了干涉。
这已经够奇怪了吧？但还有更离谱的。如果你在缝旁边装个探测器，想看看光子到底从哪条缝通过，干涉条纹就消失了。光子老老实实地变成了普通粒子。这种“观测改变结果”的现象，构成了量子力学最核心的谜题。
海森堡提出了不确定性原理：你永远不可能同时精确知道一个粒子的位置和速度。不是说你的测量仪器不够好，而是自然界本身就是这样。不确定性不是测量的问题，是这个世界的基本属性。
为了让这个概念更直观，薛定谔想出了一个著名的思想实验：把一只猫关在一个盒子里，盒子里有个放射性原子和一个毒气瓶。如果原子衰变了，毒气就释放出来，猫就死了；如果没衰变，猫就活着。按照量子力学的说法，在有人打开盒子观测之前，原子处于“衰变了”和“没衰变”的叠加态，相应的，猫也处于“死了”和“活着”的叠加态。这个又死又活的猫，成了量子力学最著名的形象代言。
波函数什么时候坍缩？怎么坍缩？这些问题催生了好几种不同的量子力学诠释。哥本哈根诠释说，观测之前粒子没有确定的状态，观测才让状态确定；多世界诠释说，每次观测世界就分裂成好几个，不同的结果在不同的世界里都发生了。到现在，物理学家们还在为哪种诠释更对争论不休。
说到量子力学的哲学争论，就不能不提玻尔和爱因斯坦的对决。爱因斯坦不接受“上帝掷骰子”这种说法，他认为物理学应该能给出确定的预测。玻尔坚持量子力学的概率解释。两人在1927年和1930年的索尔维会议上正面交锋，爱因斯坦提出各种思想实验想要推翻量子力学的不确定性，玻尔则一一化解。
1935年，爱因斯坦和两个同事一起提出了大名鼎鼎的EPR佯谬，试图证明量子力学是不完整的。后来的实验证明爱因斯坦错了，量子力学的预测是正确的——但这不代表玻尔的诠释就是唯一的答案。贝尔不等式的提出和验证，至今仍是物理学前沿的热门话题。
说了这么多奇怪的东西，你可能会问：这玩意儿除了玄想之外有什么用？用处大了去了。量子力学是现代所有电子技术的基础。你的手机、电脑、互联网，全靠半导体器件。半导体里的电子行为完全由量子力学决定，晶体管的工作原理就是量子力学的 javafx 应用。激光器的原理是受激辐射，这个概念直接来自量子力学。核磁共振成像、光纤通信、太阳能电池