人们普遍低估了量子物理对推动它的重要性。年7月4日，有几个原因值得注意。它恰好是远日点：地球在椭圆轨道上绕太阳系公转时，离太阳最远的一天。今天是美国宣布脱离英国独立周年。这个世界上最富有的国家每年都会在这一天燃放最多的烟花爆竹。
无论你是业余爱好者、专业工作者，还是仅仅是观众，烟花表演都遵循着着所有自然的物理定律。每个烟花都包含四个阶段：引信，发射、爆炸和‘闪亮’。没有量子物理学，它们中的任何一个都不可能存在。这是为什么？
任何烟花的开始都是发射方面的，最初的里面爆炸提供了升力。自从一千多年前烟火首次被发明以来，同样的三种简单的成分一直是它们的核心：硫磺、木炭和硝酸钾。硫是一种黄色固体，自然存在于火山活动地区，而硝酸钾则富含于鸟类粪便或蝙蝠粪便等自然资源中。
另一方面，木炭并不是我们通常用来烧烤的煤球，而是由烧焦(或热解)有机物(如木头)后留下的碳。一旦所有的水都从木炭中去除，这三种成分都可以用臼和杵混合在一起。从硝酸钾中提炼出来的细小的黑色粉末是火药，已经富含氧气。
黑色火药的三种主要成分是木炭(左图为活性炭)、硫磺(右下)和硝酸钾(右上)。硝酸钾的硝酸盐部分含有自己的氧气，这意味着即使在没有外部氧气的情况下，烟花也可以成功发射和点燃；它们在月球上的工作和在地球上一样好。所有这些成分混合在一起，在分子键中储存了大量的能量，把不同的成分结合在一起。但是有一个更稳定的构型这些原子和分子可以重新排列。原料（硝酸钾、碳和硫）在足够高的温度下会燃烧，形成固体，如碳酸钾、硫酸钾和硫化钾，以及气体，如二氧化碳、氮气和一氧化碳。
要达到这样的高温，只需要一个很小的热源，比如火柴就能引爆。这些原子的重新排列(以及燃料本身含有氧气的事实)使原子核和电子重新排列它们的结构，释放能量并维持反应。没有这些重新排列的键的量子物理，就没有办法释放这些储存的能量。
每年在纽约举行的梅西百货公司7月4日烟花庆祝活动，会展示一些你在美国和世界上能找到的最大、最高的烟花。这一标志性的庆祝活动，以及所有相关的光和颜色，是唯一可能的，因为不可避免的量子力学规则。当第一次能量释放发生时，通常被称为升力电荷，它有两个重要的影响。升力爆炸向烟花的其余部分(包括其他三个部分)施加一个冲量，获得加速度。因为烟花被包裹在一个发射管里，所以加速度总是向上的。
向上的加速度会给烟花一个向上速度，使它达到一个安全的爆炸高度。小烟花直径一般小于5厘米，上升高度小于60米，而最大烟花直径可达90厘米，上升高度超过米。
无论是在原子、分子还是离子中，电子从高能量能级到底能能级的跃迁都会导致特定波长的辐射发射。这就产生了我们所看到的发射线现象，这也是我们在烟花表演中看到的各种颜色的原因。是什么决定了元素或化合物具有哪条发射线？它只是物质本身固有的不同能级之间距离的量子力学。例如，加热的钠会发出一种特有的黄色光，因为它在纳米和纳米处有两条非常窄的发射线。如果你住在城市里，你可能对这些很熟悉，因为你看到的大多数黄色路灯都是由钠元素驱动的。
应用于烟花，有很多不同的元素和化合物，可以用来发射各种各样的颜色。不同的钡、钠、铜和锶的化合物可以产生覆盖大量可见光谱的颜色，而烟花中插入的不同化合物是我们看到的一切的原因。事实上，只用少量的传统化合物就可以得到光谱的全部颜色。
这条曲线的内部显示了色度空间中颜色、波长和温度之间的关系。在颜色最饱和的边缘，可以显示各种元素、离子和化合物，并标出它们的各种发射线。请注意，许多元素/化合物都有多条与之相关的发射线，所有这些都用于各种烟花中。也许最令人印象深刻的是，我们用肉眼看到的颜色并不一定与烟花本身发出的颜色相同。例如，如果你要分析紫激光发出的光，你会发现它发出的光子具有特定的波长，与光谱中的紫部分相对应。为激光提供能量的量子跃迁总是产生完全相同波长的光子。
通过将电子“泵入”激发态，并使用所需波长的光子刺激它们，可以导致另一个光子发射出完全相同的能量和波长。这一作用就是激光的光最初是如何产生的：通过辐射的受激发射。注意，输出的辐射加上产生的热量等于输入的能量：它是守恒的。我们的眼睛通过视网膜中三种细胞的反应来构建我们所感知的颜色，每种细胞对特定颜色范围的光都很敏感。一种对蓝光(短波长)最敏感，一种对红光(长波长)最敏感，第三种对黄绿色最敏感。根据这些细胞对光线的强烈反应，我们的大脑构造了我们对颜色的感知。
换句话说，制造你想要的烟花表演的关键并不一定是创造出一种特定颜色的光，它对应于特定的波长，而是创造出一种光，它能刺激我们身体中正确的分子，让我们的大脑感知到一种特定的颜色。