寫了很多年技術文章，現在也來做做科普，另外，也讓大家體驗下思維的真正力量。知識並不重要，重要的是駕馭知識的能力以及天馬行空的想象力！希望廣大讀者不要將本文當成一篇普通的科普文章，而當做進入思維殿堂的入口。無論讀者從事哪種職業，思維，尤其是發散思維，都會對你未來的人生起到至關重要的影響。
說在前面的話
儘管本文標題是做一下量子物理學科普以及解釋爲什麼“振金”可以吸收能量，但本文所展現的知識關聯和聯想能力是一切科學（包括但不限於計算機、物理、化學、生物學、機械工程學）所必備的基本素養，只有擁有這些能力，纔會在科學研究以及工作中有新的突破。不管你是程序員、還是科學家、工程師、醫生、教師，都會從這種能力中獲得力量。
本文將回答如下爲什麼：
- 爲什麼原子要不斷運動
- 如何得知億萬光年外天體的大氣組成
- 爲什麼我們會感覺到太陽的溫暖
- 高溫火焰爲什麼是藍色的
- 電子真的存在嗎
- 在量子世界中原子和電子有怎樣的關係
- 光的頻率是怎樣產生的
- 美國隊長的盾×××爲什麼能那麼抗揍
- “振金”爲什麼能吸收能量
- “振金”爲什麼能爲瓦坎達提供能源
- “振金”在通過磁懸浮高速列車運輸時爲什麼要使用聲波穩定器才安全
- “振金”汽車爲什麼會被脈衝武器輕而易舉摧毀
正文
相信很多人都看過漫威旗下的各種超級英雄電影。尤其是2018年上映的幾部，如黑豹、復仇者聯盟3。
不過我在這裏並不會討論電影的細節。而是將焦點放在《黑豹》中的虛構國家瓦坎達中特有的金屬“振金”上。儘管漫威宇宙和《黑豹》的故事是完全虛構的，但科幻也分爲硬科幻和軟科幻，像那些什麼玄幻小說，完全胡說八道那種，很明顯屬於軟科幻，也就是毫無科學依據，完全憑作者的想象力寫成的。而硬科幻儘管故事情節是虛構的，但很多高科技產品或武器都是以現實世界的科學理論爲基礎的延伸，就拿“振金”來說，最引人注目的特性就是可以吸收能量。那麼問題來了，“振金”也是金屬的一種，爲什麼可以吸收能量呢？吸收的能量跑到哪裏去了，其實這個問題完全可以用量子物理學解釋。
量子物理，聽起來好高深的樣子，好像是隻有極少數科學家才能玩的東西。其實如果你不試圖用複雜的數學公式去證明假設和推導理論的話，還是相對好理解的，因爲量子就在我們身邊。
首先要理解一下什麼是量子。要將這個詞分成兩部分，一個是“量”，一個是“子”，“量”是指能量的意思，“子”是指粒子的意思。也就是說，“量子”的意思就是“帶有能量的粒子”。
現在暫時將量子拋到一邊，感受一下太陽給我們帶來的溫暖，然而這些溫暖的感覺是怎樣來的呢？ 太陽距離地球1個天文單位（約1.5億公里），我們怎麼會感覺到離得如此遙遠的天體的溫度呢？
我們拿着三棱鏡反射陽光，會看到三棱鏡將太陽光分解成多種不同顏色的光，這就是大家再熟悉不過的七色光（赤橙黃綠青藍紫）。那麼爲什麼會有不同顏色的光呢？其實有過一點點光學知識的同學都應該清楚，光的顏色是由頻率決定的，頻率越高，顏色就越偏藍，頻率越低，顏色就越偏紅。頻率低到一定程度，發出來的光肉眼就看不到了，稱爲紅外線，頻率高到一定程度，發出來的光肉眼也看不到了，稱爲紫外線。而只有在一定頻率內的光，肉眼纔會看到，稱爲可見光，也就是三棱鏡反射出來的七色光。
其實不同物質發出的光的頻率是不同的，所以我們會看到五彩繽紛的世界，不同物質發出不同頻率的光的特性在天文學上有一個非常重要的應用，就是分析億萬光年外天體的大氣成分。由於不同物質（包括各種氣體）會發出不同頻率的光，所以氫氣、氦氣、氧氣、氮氣發出的光的頻率是不同的，只要分析接收到的光譜，就可以很容易得知是什麼物質發出來的光，從而得知這個天體的氣體成分。
通過光學的基礎知識，只能得出光的顏色和頻率的關係。但問題又來了，爲什麼不同物質可以發出不同頻率的光呢？爲什麼在火把面前會感受到它的溫度呢？
不管是初等化學，還是初等物理，都會講到物質的最小單元是原子，原子由原子核和圍繞在原子核周圍的電子組成。原子核帶正電、電子帶負電，正負抵消，所以物質纔不帶電。其實這只是表象而已。
對於剛開始接觸物理和化學的學生，老師只會給他們講這個，因爲更高深的理論可能老師也不太清楚。然而，在1925年，著名物理學家海森堡就已經給出了答案：電子並不總是存在，而只在原子相互作用下才存在的。
在1925年的一個晚上，海森堡一個人在大街上一邊散步，一邊思考高深的物理問題（也就是本文要涉及的量子理論），在1925年，可不像現在半夜12點還燈火通明，到了晚上，基本就是漆黑一片，只有零星的路燈，周圍的環境只比絕對漆黑亮一點。海森堡突然看到前方一個人在走路，由於路燈的作用，那個人走到的路燈下，會清楚地看到那個人，當走到黑暗的地方，那個人就會消失，於是海森堡靈光乍現，意識到那個人並不是真的顯現或消失，只是在路燈和黑暗的作用下才會若隱若現，於是迅速回到辦公室，經過複雜的數學計算，得到了我們前面給出的結論：電子並不總是存在，而只在原子相互作用下才存在。
那麼這個結論是什麼意思呢？基本的意思就是電子和科幻電影一樣，爲了解釋物質是中性的而虛構出來的，那麼物質確實是中性的，這又怎麼解釋呢？其實解釋只有一個，電子確實存在，但並不像我們想象的那樣，將原子核比作恆星，電子比作若干個行星，圍繞着原子核恆星旋轉，其實這完全是錯誤的理解。這只是用宏觀世界的展現形式來理解微觀世界，量子世界與宏觀世界完全是兩回事（看過《蟻人》的同學應該很清楚）。
確實有一股能量將原子核的能量抵消掉了，這是一堆能量包，或者稱爲量子的集合（帶有能量的粒子），現在的問題是，這些能量包是如何產生的呢？這就要看海森堡的下半句話了：而只在原子相互作用下才存在。這裏的原子相互作用是指原子之間的相互碰撞。碰撞就會產生能量，這些能量就是我們所說的電子，也就是說，電子本質上是經過原子（其實就是原子核）之間不斷碰撞而產生的能量包。而不是大多數人認爲的像玻璃球一樣真實存在的帶有維度的小顆粒。這裏還有一個隱含的意思，就是爲了產生大量的能量包（電子），組成物質的原子必須不斷地運動，也就是說，地球上存在的所有物質中的原子都不是靜止的，而是不斷運動，相互碰撞的。
當原子之間碰撞產生能量包後，能量包（也可以成爲量子）會沿着不同軌道運動，不過根據量子含有的能量大小不同，這些量子會突然跳到另外的軌道，在物理學上稱爲“量子躍遷”，量子躍遷可能會很多次，在一定時間內，量子躍遷的次數稱爲量子躍遷的頻率。某種物質的原子的量子躍遷頻率是固定的，而原子之間的碰撞會不斷進行，所以量子也會不斷產生，就會有很多量子脫離原子，以電磁波形式向外傳播，這就是爲什麼我們會感覺到火把、太陽光的溫度，因爲我們被脫離原子的量子擊中。那麼每一個量子到底帶多少能量呢？我們都知道愛因斯坦的能量公式：E = mc^2。但在量子物理學中還有另外一個用於計算量子包含能量的公式：E = kv。其中k是普朗克常數，而v是一個變量，表示量子躍遷的頻率，從光學角度看，就相當於光波的頻率。這裏的光波本質上就是量子以電磁波形式傳播，所以光本身擁有波粒二象性。也就是說，既可以用波的理論解釋，也可以用粒子理論解釋。根據這個公式，很顯然，量子躍遷的頻率越高，包含的能量越大，從宏觀表現看就是我們的皮膚感覺到越熱。
由於量子躍遷的宏觀表現就是光的頻率，量子躍遷頻率越高，光的頻率越高，也就是光的顏色越偏藍色，這樣我們就會感覺到越熱。所以溫度的高低不是由總能量決定的，而是由光的頻率（量子躍遷頻率）決定的，這也是爲什麼高溫的火焰都是呈現藍色的原因。
前面說了一大堆，最終得到了一個理論，或稱爲一個知識點。也就是組成任何已知的物質的原子都是在不斷運動的，以便產生量子來抵消原子核的能量，還有就是向外不斷以電磁波形式發射能量包（量子）。現在回到本文的主題“振金”上來，根據漫威宇宙的描述，“振金”的原子是完全靜止的，也就是說，“振金”內部是不會產生任何量子的。當然，這也會帶來科學上的不嚴謹，如果不產生量子，物質就會帶有能量，很顯然，“振金”表面上不帶任何能量，只會吸收能量。我們暫且做一個假設，“振金”的原子核也比較特殊，即使沒有量子，在一般情況下，也不會將能量釋放出來。但在高速運動（注意，這是一個彩蛋）或在巨大力量撞擊時，就會釋放原子核中的能量。
看過《美國隊長》全系列以及《復仇者聯盟》全系列的同學應該瞭解美國隊長的盾×××，這不是普通的盾×××，而是用“振金”做成的盾×××，就是用這個盾×××，擋住了×××、擋住了×××、擋住了綠巨人的拳頭、擋住了雷神的錘子，甚至擋住了獲得6塊無限原石的滅霸的一記重拳。這些×××都有一個共同點，就是衝擊力巨大。而“振金”的特性就是當遇到巨大衝擊力時，原子核的能量就會釋放（根據衝擊力的大小，會釋放相應等級的能量），但由於衝擊力同樣會產生巨大的能量，所以衝擊力的能量和原子核所釋放的能量正好抵消了，這也是爲什麼用“振金”做的盾×××幾乎可以抵禦任何強度的能量×××原因。
其實“振金”還有另外一個用途，就是可以提供能源，而且是絕對清潔的能源。因爲“振金”原子核蘊含着巨大的能量，通過某些方式可以讓其釋放，所以瓦坎達人發現這一特性後，科技就迅速崛起，因爲能源是文明發展的基石，一個文明能控制的能源越多，就發展的越快，科技也會越先進。不過當瓦坎達人在用高速磁懸浮列車運輸“振金”時，卻需要將“振金”穩定，而黑豹-特查拉同父異母的妹妹蘇瑞公主想到一個辦法，用聲波穩定器在運輸的過程中穩定“振金”。之所以要穩定“振金”，就是因爲“振金”中的原子核不光在受到巨大衝擊力時會釋放能量，而且在高速運動時也會釋放能量，相信瓦坎達在以前研究“振金”時也因此出過事，死過人，所以纔想到這樣一個辦法。
《黑豹》中並沒有解釋過聲波穩定器的原理，但根據量子理論不難猜到，無外乎用以下兩種方式：
- 增強原子核的穩定性，讓其在高速運動時不會釋放能量。
- 讓“振金”的原子像普通物質的原子核一樣運動和碰撞，產生足夠中和“振金”原子核釋放出的能量。
不管用那種方法，聲波穩定器會將“振金”暫時變成普通的金屬。這也就是爲什麼黑豹的“振金”戰衣在受到聲波穩定器的影響後不能保護黑豹的原因，因爲戰衣已經暫時變成了由普通金屬做成的戰衣了。
在《黑豹》中還有一個場景，瓦坎達人駕駛着由“振金”做成的汽車追一些偷“振金”的賊，結果被有個傢伙用從瓦坎達偷走的脈衝武器擊中了“振金”汽車，結果“振金”汽車立刻零碎了。很多漫威粉感到奇怪，“振金”盾×××甚至可以抵禦滅霸的拳頭，難道區區一個脈衝槍都抵擋不了？看到有很多人解釋，是由於“振金”汽車中參有其他普通金屬，脈衝武器就是擊中了這些普通金屬，所以纔會讓“振金”汽車解體。我要說的是，你在逗我嗎？瓦坎達的“振金”堆成山，就連燈罩都用“振金”做的，還缺汽車上的那幾塊金屬？怎會讓“振金”汽車有這麼嚴重的瑕疵。
“振金”汽車被脈衝武器摧毀的原因只有一個。就是脈衝武器的原理類似於聲波穩定器，可以讓“振金”暫時變成普通金屬，無法吸收能量。而“振金”汽車並不像普通的汽車通過焊接和螺絲組裝在一起。而是通過“振金”零部件中蘊含的能量通過某種方式連接在一起的，當“振金”變成普通金屬後，無法吸收能量，這些連接就自動失效了，而且脈衝武器應該也會帶有一定的能量輸出。所以“振金”汽車就會四分五裂。不過“振金”汽車並沒有爆炸哦，甚至連一點火花都沒有。這也說明一點，“振金”汽車使用的能源並不是普通汽車使用的汽油或電能，而是使用“振金”本身的能源，也就是說，“振金”汽車本身就是一塊超級電池，這塊電池釋放出的能量也許夠這輛汽車使用10000年。估計現在要是有這樣的電池，特斯拉就會立刻破產了。
好了，本文要解釋的理論都說完了，最後感謝漫威宇宙和瓦坎達給我們帶了的視覺盛宴、豐富的想象力以及背後的科學知識，瓦坎達萬歲！
