自然界中(不包括實驗)有哪些宏觀物體(最小肉眼可見)的現象只能用量子力學才能解釋?

是不是所有宏觀物體的運動沒有量子力學知識都能解決?

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問題更新一下

我想我應該把我提這個問題的背景也說一下。。。

愛因斯坦是相信「上帝不玩骰子」的,在很小的時候我也是覺得這個世界上發生的事情都是有跡可循的,都是事發有因的,因此我當時是支持決定論的。

但是量子力學一次次的向我們展示「上帝是玩骰子」的,也就是說,這個世界是真的有「真隨機數」這種東西的。

於是,我們的未來就不是被決定的了,我們的未來擁有無限種可能,但是平時生活中並不能體現這種「隨機」事件。

於是我就想問,量子世界中的真隨機可以多大程度上影響我們的生活?讓我們切身體會到我們的未來有無限可能?


提出這個問題,說明對於經典物理對自然現象的解釋思考得不深入,或者說野心太小滿足於唯象理論。

經典物理有許多東西是擱置的,尤其是當你相信一切的一切都來源於物理的時候——化學來源於物理,你要解釋那麼多化學現象要不要量子力學?就算不牽涉化學反應,也有不同材料的不同物理特性,怎麼辦,光搞唯象理論,參數都是上帝安排的?這些最基本的基於原子分子多樣性的現象,歸根結底都是要回到量子力學中去的。還有很多關於電、磁、熱的現象,深究下去也都是需要量子力學的。物質為什麼可以磁化?電介質為什麼會極化?分子熱運動中如何相互作用?這些涉及原子分子級別相互作用的機制,必然也需要量子力學。


謝邀。

事實上,如果從根本上講起,宏觀的一切現象均需要用量子力學來解釋,當然,其中有一部分,我們可以通過忽略了量子力學的、約化為經典力學的近似解釋。那些無法通過約化為經典力學解釋的宏觀現象也很多,例如:

超導

超流動

半導體

某些統計力學現象,例如導電性、輻射、光譜、固體比熱、吉布斯佯謬、很多相變現象、磁現象等等。

很多光學現象,諸如干涉、偏振(可以直接從太陽鏡上觀察到)、增透膜、激光等等

黑洞、原子彈、氫彈、恆星……

暫時先說這麼多吧


經典統計物理無法給出物質的鐵磁性,那麼大塊吸鐵石,必須用量子力學中的微觀粒子的自旋來解釋。

直觀上說,就是經典電動力學裡是沒有自旋的概念的,這樣物質的磁性只可能來源於其內部的電流。很自然地想,因為沒有外磁場,平衡時材料內部是不會存在電流的,因此經典物理不能預言平衡態物質的自發磁化。

數學上說,經典電動力學裡考慮物質內部存在電流產生的電磁場時,帶電粒子與電磁場耦合的哈密頓量就是把動能p^2/(2m)換成了(p-qA)^2/(2m)。這個代換在後面計算正則配分函數時可以在對動量p積分時做與位置相關的變數替換消除掉,因此物質內的磁場不影響配分函數,進而不影響物質平均磁化率,沒外場下的物質磁化率還一直是零。

解釋物質的磁性必須需要引入微觀粒子的自旋,將自旋與自旋之間的相互作用記入哈密頓量後,能夠預言出鐵磁性的存在。而自旋又需要將量子力學與相對論結合起來才能解釋。

此外,超導超流這些也都是量子力學佔主導的效應的,沒有宏觀理論能很深刻全面地幫我們理解這些現象。像解釋超導的倫敦方程這樣唯象唯的厲害的經典理論,只能解釋相關現象中的很少一部分。要獲得廣泛的認知,必須拋棄牛頓的經典理論而使用量子力學的三條世界觀。

個人的看法是絕大多數生物化學過程用經典的化學理論就能解釋,不必需要量子力學。

太陽能燒起來是因為量子隧穿效應。

五顏六色的光是原子能級的預言,經典電動力學也無法解釋清楚。

量子隨機性對應的測量過程實際上在宏觀系統中是無時不刻不在發生的,正是這個過程的存在使得宏觀世界得以出現,否則薛定諤的貓真的就不死不活的。但是我個人是隱變數的支持者,我認為薛定諤方程不是最基本的方程,世界的時域演化本質上很可能是非線性的,而隨機性只是隱藏在儀器這個多體系統中的隱變數,這樣就不需要測量公設引入的量子隨機性了。


量子效應在宏觀的體現非常多,前面已有人提到了磁鐵的問題,不考慮自旋量子自由度,磁鐵就是一個謎團

這裡再說一個有意思的。不知道你有沒有發現,日常生活中除了人造LED藍燈,極少有物體能發藍光。烤火的電爐絲髮紅光,溫度更高的白熾燈發黃光,即使強如天上的太陽也只能發白光。這個現象稱為紫外災難,也是一個量子效應在宏觀發揮作用的例子


最直觀的應該是超導現象吧,沒有量子化的電磁場,就不會有那詭異地浮在半空中的超導體。

更為厲害的是,作為宏觀物體的人類博士們,居然受量子力學的誘惑,日以繼夜地以發量為祭品完善她的身體,應該是她最大的影響了吧。


量子力學對人的生活影響是全方位的。見幾個貼子談的都是一般生活領域的,咱說點大的。即然問題定義在宏觀,其意義大概也就是能看得見的這一層含義是重點。那麼最宏觀的應該是天體觀察,甚至包括宇宙的探測。這些都離不開量子力學。其中如星際觀測需要了解和波長、光度等等都直接關係量子力學。


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