老幼少青中量子力学：一份给所有愿意思考的人的无基础量子力学入门

前言：目标、要求

学习量子力学，关键不在于你是什么年龄，而是你是否愿意深入思考，甚至面对思维巨大的冲突的痛和快，而是你是否具有成长型思维，愿意通过面对挑战来成长，而是你是否愿意算一下，而不是坐着躺着喝着茶就希望能够想明白。因此，无论你是老年、幼年、少年、青年、中年，只要你愿意做好上面说的深入思考、面对挑战、算一下，本课程就可以给你铺设一条道路搭一个阶梯，通往：对量子力学的理解（明白哪里明白哪里不明白，理解量子现象到底哪里神奇了，理解量子理论的数学的神奇之处，理解为什么这样量子现象需要这样的量子理论），对科学的理解（科学就是能够给出来符合测量结果的现实的可计算的心智模型，科学的可验证性和可证伪性，科学和数学的关系），理解型学习方法（以学科大图景为目标的以批判性思维和系联性思考为指导的以概念地图为技术基础的理解型学习），以及顺便你愿意的话还为将来学习更多量子力学知识做准备。

只要你做到用“深入思考、面对挑战、算一下”（课程有实验结果展示，将来还要找个机会补充一下自己做实验）的方式把课程学完，你可以达到：堪比物理学家的对量子现象和理论的理解，尽管计算上比物理专业量子力学课的学生差点但是刚好会了将来最需要的那部分（算符形式的量子力学）；比不会算只靠想的那部分哲学家好得多的对科学的理解，甚至比那些不思考什么是科学的专业科学家也好很多的对科学的理解；

但是，警告：本课程就不是为了喝着茶就想明白量子力学的人准备的，你必须付出努力，你必须跟着算（一般比较容易），跟着想（有时候很难），完成作业。当然，你可以定位好你的差异化目标。例如，大概知道量子的现象很奇怪就可以，或者大概知道量子的现象不能用经典物理的数学模型来解释就可以，或者大概知道量子现象用什么样的数学模型能够解释就可以，或者完全掌握这套数学模型和物理概念然后用于理解量子计算量子信息量子基础等研究前沿问题。

再次警告：本课程很多概念会和你现有的概念或者生活经验冲突，不要怕，这就是量子现象的内在特征，但是，如果你不愿意被冲突和被痛苦，请放下本书，一边玩去吧。

关于书名：对于市面上那种少年量子力学，儿童量子力学之类的，我实在看不下去。量子力学，无论哪个年龄来学习，学到的神——也就是量子力学的学科大图景（典型研究对象、典型研究问题、典型思维方式、典型分析方法、和世界以及其他学科的关系）——是一模一样的，只不过就是前置知识要求和内容深度可以稍微有所不同。这个只要交给读者自己来选择就好了。作者的责任是用尽可能最少最简单的例子来把量子力学的学科大图景体现好，尽管可能这个尽可能的结果仍然是远远比学会四则运算困难。我反对一切削足适履的，或者说削履适足的教和学。实际上，小学三年级都可以明白为什么量子系统的行为不能由硬币的两边或者人的男女这样的概念来解释。当然，后面的具体计算可能学不会，那就先不学等以后再学好了。因此，我特意强调，没有什么按照年龄或者知识基础来区分是否能学习量子力学的说法，本书适合一切“老幼少青中”，只要愿意思考，并且挑选其中合适的部分来学习。

本书特点

1. 挑战你思考能力的科普
2. 完全不是你可能已经习惯的知识型的科普
3. 挑战你生活经验的科普
4. 完全不依赖故事和哗众取宠的科普
5. 能够而帮你达到科学家的理解水平的科普
6. 要你来算一算的科普
7. 帮你学会学习和思考方法的科普

第一章　光过玻璃是一件多么神奇的事情啊！

第二章　经典概率论的左右矢符号表示

左右矢符号和传说中的“矩阵”的关系

第二章 量子系统的行为

重复制备和重复测量，继续测量

三道门、三个狭缝、三片偏振片的实验

光或者电子的双缝干涉实验

自旋就像骰子吗？

自旋过多个磁场的实验

光子或者自旋的which-way实验

延迟选择实验

第三章　量子现象的数学模型，先让一切能算出来

测量的数学操作

状态和测量的数学理论（矢量和密度矩阵的Dirac符号，掌握一堆符号之间的计算规则），到底什么情况下算测量

看一眼量子态演化的数学模型

第四章　量子信息和量子计算简介

量子纠缠和量子“态”的远程传输

破解经典密码的量子算法

第五章　总结和反思

到底哪里明白了哪里不明白

学会学习和思考

第六章　本书和课程学习者的反馈