读曹则贤《量子力学（少年版）》

曹则贤老师是中国科学院物理研究所的研究员，也是2017年7月中央电视台热播的《加油向未来》大型科普类节目的科学顾问。最近，他在中国科技大学出版社出版了一本关于量子力学的新书《量子力学（少年版）》。

这本书最大的特点是：此书由3篇作者自己写的序文——这恐怕是全中国出版界绝无仅有的事例。按照曹老师自己的说法：“这有点荒唐”。不过这也符合曹老师一贯的性格特点：不按常理出牌，总有自己的套路。

曹老师的序文写的时间跨度长达11年，从2005年一直写到了2016年。曹老师在序文中说：“量子理论的创立者大多是在年纪轻轻的时候就建功立业了的……有道是‘自古英雄出少年’，至少就量子力学来说，确实如此。……我之所以花了那么多的功夫写这本书，就是因为我相信，亲爱的小朋友，你一定能读懂量子力学。”

那么，对于小朋友们来说，如何才能读懂曹老师的这本《量子力学（少年版）》呢？

曹老师给了阅读此书的一些指导思想，用来帮助大家理解此书。曹老师给出的指导思想就是“宇宙如棋局”，在本书中，曹老师认为，物理学家探索量子世界的秘密的过程，就好像是一个孩子看别人下象棋，要很久才能记住有整个棋盘上一共几个棋子，然后再慢慢琢磨出下象棋的规则，这个过程不是一蹴而就的。

通读全书，蝌蚪君发现，这是一本量子力学教科书的少年版。此书里面还是有不少数学公式的，因此这不能算是一本通常意义上的科普书。因为科普作家霍金曾经说过：“如果科普书中每多出一个数学公式，销量就会减半”，按照霍金的理论推算，曹老师的这本书的销量会趋向于零。但实际上此书非常畅销，那么很显然，要么是霍金错了，要么此书压根就不是一本科普书。

为了理解量子力学，在本书中，曹老师从牛顿用三棱镜发现白色光的七色彩虹分解讲起，随后通过夫琅和费在太阳光谱中发现暗线的历史故事讲到了量子力学中的原子吸收问题。接着，曹老师介绍了普朗克的黑体辐射曲线以及对能量量子化的解释，随后则是爱因斯坦出场，爱因斯坦用光量子的观点解释了光电效应的奇特现象。

在解释什么是量子的时候，曹老师发挥了他讲故事的绝妙能力，他以部队中吃鸡蛋的时候，部队规定不允许吃炒鸡蛋或者鸡蛋汤的方式，只允许把鸡蛋煮熟了一个一个发到士兵手里，这种按个计数的方法就是“量子”。

对于光谱线的强度，曹老师首先写到了克拉默斯的努力，以及克拉默斯建立的那个不太正确的模型。随后，曹老师以他一贯的犀利评价了海森堡的“半截子论文”——海森堡是在思考光谱线的强度的问题时得到了量子力学的“矩阵形式”的。但整个思维过程海森堡其实自己也是懵懂的，海森堡自己也没有完全想清楚到底是怎么一回事只是写了一个论文发表出去了，却阴差阳错地成了量子力学的奠基人。

在介绍量子力学的另外一个基本形式——波动形式的时候，曹老师给少年朋友们介绍了德布罗意的物质波以及薛定谔得到波动方程的思考过程。通过阅读此书，读者可以把能级看成是偏微分方程的本征值问题，了解波函数的物理解释，这样就可以把整个薛定谔方程的思想实质全部掌握了。

随后，曹老师介绍了科学史上第一个人为设计的观测量子态的实验——斯特恩—盖拉赫实验。然后介绍了古德斯密特与乌伦贝克提出的“自旋”的假说，以及泡利对自旋的矩阵描述。

作为本书的应用部分，《量子力学（少年版）》还介绍了量子力学的实际用处，比如说激光与半导体的发明。

曹老师在本书的后记中写到，他希望少年朋友看了这本书以后，就好像找到了一个撩起了好奇心的小磁铁。不得不说，此书给少年读者们传达了这样一个观念，那就是量子物理学大厦的建立，不是一开始就那么精美的，曹老师给大家展示了一个带这脚手架的建筑工地的样子。这有助于年轻读者了解科学真正的发展历史是一个演化的历史，是一个不断修补的历史。