我們平時看到的量子力學都是理論上的一些觀點，什麼不确定性原理，量子糾纏感覺跟我們的生活很遙遠，其實不是的，量子力學跟我們的生活息息相關，可以說我們每天的生活都和量子力學打交道，隻是我們不知道。

陌生的量子力學，熟悉的二極管

我們知道,分子是由一些原子組成的，圍着多于一個核旋轉的電子把這些原子捆在一起形成了分子。由于分子的結構及它們之間的反應構成了化學和生物學的基礎,因此除了受到不确定性原理的限制外,原則上量子力學允許我們預言圍繞我們的幾乎一切東西。然而、實際情況是,除了最簡單的氫原子之外,我們不能解開其他任何原子的方程因為氫原子隻有一個電子,而其他稍微多幾個電子的系統所需的計算十分複雜以至于我們根本做不到。

無論怎樣,量子力學已經成為一個極其成功的理論,并且成為幾乎所有現代科學技術的基礎。它制約着晶體管和集成電路的行為,而這些恰恰是如今的電子設備如電視、計算機的基本元件。

陌生的量子力學，熟悉的CT

具體來講,從激光、電子顯微鏡、原子鐘,到核磁共振的醫學圖像裝置,都關鍵地依靠了量子力學的原理和效應。

當然,對半導體的研究直接導緻産生了二極管和三極管,為現代的電子工業鋪平了道路。此外,在核武器的研制和發明過程中,量子力學的概念也起到了關鍵作用。雖然,相比于量子力學的概念和數學描述,固體物理學、化學、材料科學或核物理學的概念和規則對上述創造發明起到的作用更直接,但量子力學卻是所有這些學科的基礎,即這些學科的基本理論,都是建立在量子力學之上的。

核武器

在所有量子力學的應用中,原子物理和化學方面的成就是非常突出的。我們知道,任何物質的化學特性,都是由其原子和分子的電子結構所決定的。而通過解析包含了所有相關原子核和電子的多粒子薛定谔方程,科學家可以計算出該原子或者分子的電子結構。可實際行動中人們發現,要計算這樣的方程實在是太複雜了。而借助于量子力學建立起的簡化模型和規則,不但足以确定該物質的化學特性,還非常簡單方便。

通常,原子軌道是化學中非常常用的模型。在此模型中,分子的電子多粒子狀态。因此,這個模型包含着許多不同的近似,如忽略電子間的排斥力、電子運動和原子核運動脫離等,但它可以近似地、準确地描述原子的能級。

集成電路

而且,除了比較簡單的計算過程外,這個模型還能直接地給出電子排布及軌道的圖像描述。如此一來,通過原子軌道人們就可以使用很簡單的原則來區分電子的排布。而化學穩定性的一些規則,如幻數等,也很容易從這個量子模型中推導出來。此外,通過将這個原子軌道加在一起,還可以将這個模型擴展為分子軌道。由于分子通常不是球對稱的所以這個計算要比原子軌道複雜很多。目前,理論化學中的分支—量子化學和計算機化學,就正緻力于使用專門近似的薛定谔方程,來計算複雜的分子結構及化學特性。

量子力學雖然是個高大上的理論，但我們每天的生活無時無刻沒有量子力學，這要得益于二十世紀一衆偉大的科學家。

20世紀智囊團

上圖可以說是囊括了人類最高的智慧，最聰明的大腦！向這些改變我們生活的人緻敬！大家看看自己能認出來幾位科學家。歡迎評論！

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