為什麽煙花是五顏六色的？學過初中化學的人都知道這叫焰色反應。不同金屬化合物燃燒時的顏色不一樣，例如銅是綠色，鉀是紫紅，鈣是橘黃。但焰色反應背後的具體原因是什麽呢？初中化學裏沒有講清楚，因為這涉及量子力學的知識。
為了理解焰色反應背後的原理，我們要了解四個物理學知識。第一個物理學知識很簡單，我們知道光其實就是電磁波，而可見光則是波長在380~760納米範圍內的電磁波。光有不同顏色，是因為它們作為電磁波的波長不一樣，紅光的波長長，藍光的波長短。焰色反應發出不同顏色的光，就是因為不同金屬化合物在燃燒的時候，釋放出的光的波長不一樣。
第二個物理學知識叫作能量最低原理。任何一個物理係統，它最穩定的狀態一定對應能量最低的狀態。譬如一瓶水，它如果是立在桌子上，你輕輕一推它就倒了，但如果它本來就倒在桌子上，你輕輕一推，它是不會自己站起來的。倒著的水瓶的重心比立著的水瓶要低，它的重力勢能比立著的時候低，總能量更低，所以它更穩定。這就是能量最低原理的一個展現。
第三個物理學知識叫能級量子化。我們知道原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子構成的，電子在原子核周圍運動，隨著運動情況的不同，電子的能量有可能高也有可能低，譬如電子運動速度快一點的話，它的能量就高，慢一點的話能量就低。但是原子裏電子的能量是量子化的，什麽叫量子化？就是它的能量不是隨便取什麽值都可以的，它隻能取幾個特定的值，每個值之間有一定的間隔。也就是說，原子裏電子的能量不是像一個滑梯一樣，什麽值都可以連續地存在，而是跟階梯一樣，隻有特定的一些值可以存在。
第四個物理學知識叫能量守恒定律，也就是能量不能憑空出現，也不能憑空消失，一個封閉係統內的總能量永遠是不變的。