用秒表和地图软件估算一次高铁行程的时间,再想想:如果速度接近光速,乘客的时间会比地面慢多少?
用 E = mc² 算一算 1 克质量对应的能量,并换算成「够 100 瓦灯泡亮多久」。
做蹦床(床单+重球+小球)实验,模拟太阳弯曲时空、行星沿弯面运动。
把阳光经水杯或光盘分成彩虹,找出哪端光子能量高,并说明为什么紫光能打出电子而红光不能。
观察烟花或食盐在火焰中的颜色(钠焰黄色),把它和「能级跃迁放光子」对应起来。
估算一个 50 千克奔跑少年的德布罗意波长(λ = h/mv),体会宏观物体为何不显波动性。
画两张氢原子图:玻尔的「行星轨道版」和薛定谔的「电子云版」,标注关键区别。
玩「纠缠手套」游戏:两只手套分装两盒,一人开箱即知另一盒——讨论它与量子纠缠的异同。
和家长搜一条量子科技新闻,判断属于通信/计算/测量哪一类,并评估报道是否夸大。
参考答案(家长):E = 0.001×(3×10⁸)² ≈ 9×10¹³ 焦耳;100 瓦灯泡每秒耗 100 焦耳,约 9×10¹¹ 秒 ≈ 3 万年。
参考答案(家长):高铁时速约 300 千米,钟慢比例约 (v/c)²/2 ≈ 5×10⁻¹³,全程慢的时间只有十亿分之一秒量级,完全测不出;要接近光速才明显。
参考答案(家长):紫端频率高、单光子能量大,能越过金属的「逸出功」门槛;红光频率低,单颗光子能量不够,再亮也只是数量多。
参考答案(家长):重球压弯布面,小球自然绕弯面滚,像行星绕日;区别在于真实时空没有「往下弯」的方向,且还有时间的弯曲。
参考答案(家长):取 v ≈ 5 米/秒,λ ≈ 6.6×10⁻³⁴/(50×5) ≈ 3×10⁻³⁶ 米,远小于原子,波动性完全显现不出来。
参考答案(家长):火焰把金属离子的电子激发到高能级,回落时放出特定能量的光子,钠的能级差正好对应黄光,所以火焰呈黄色。
参考答案(家长):相似之处是开箱即知另一只;不同之处是手套状态早就确定,只是「不知道」,而纠缠粒子测量前没有确定状态,也无法用来超光速传信。
参考答案(家长):轨道版电子沿固定圆周转、位置确定;电子云版只有概率分布,云密处出现概率大,形状由薛定谔方程决定。
参考答案(家长):通信类看密钥分发/加密,计算类看量子比特数与算法加速,测量类看原子钟/传感;警惕「已可破解一切密码」之类说法,当前机器离实用还很远。