相對論和量子力學是如何改變我們的生活的呢？

12-28

今天跟弟弟爭論關於量子力學的問題。這傢伙冒出一句：＂你怎麼回輕易否定改變了我們生活的量子力學呢？＂我愣了一下，瞬間意識到我完全不知道量子力學到底在怎樣改變我們的生活。下一秒，我又意識到，似乎相對論也並沒有直接改變我們的生活呀！
那麼問題來了，到底是我孤弱寡聞，還是我可以很＂短視＂的說這兩大學說＂然並卵＂呢？
我覺得可以分為這麼幾個層次：
1、大規模的普遍應用，假設量子力學對手機通訊有貢獻的話，便可以算作是這個範圍的
2、小範圍或行業特定性的。比如極地地區或者農業生產之類的
3、理論原型通過一致認可的。特別說明，竊以為量子計算機尚不在此範圍。

那麼實際情況是怎樣的呢？

大規模普遍的應用，就說說計算機好了。

CPU的邏輯單元CMOS中的核心部件——場效應晶體管，背後是固體物理能帶理論，是量子力學在固體中的應用。

集成電路的生產要用到光刻機，被譽為光學工業之花，其光源是深紫外激光。激光也是量子力學最廣泛的應用之一。激光印表機、超市條形碼，算普遍了吧。

機械硬碟的原理是巨磁電阻效應，本質是電子自旋相關的量子現象，歷史上機械硬碟的發明也完全是量子物理相關研究的副產品。此效應也用於汽車車速表、數控機床轉速感測器。順便醫院裡的核磁共振也基於自旋這個量子效應，不過是電子自旋變成了核自旋。

固態硬碟的設計原理是量子隧穿。

從CD，DVD，到現在的BD都是激光讀取。BD里的B（Blue）就是藍色激光的意思，波長短對應著高存儲密度。

液晶顯示屏的光源白光LED，其實是一種寬禁帶半導體，也是固體物理的產物。

滑鼠里也用到LED。

筆記本上的攝像頭，裡面是CCD，用到的是光電效應和能帶理論。（更正：筆記本上的攝像頭也是CMOS，性能比CCD略差但成本更低，用到的物理原理是一樣的）

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忘了說相對論的應用。其實相對論比量子力學離日常生活要遠很多，因為需要高速、高能才有顯著的相對論效應，消費級的應用很少。

航天領域，主要是衛星鐘的校準，這個對於GPS的系統誤差的排除尤其重要（當然為了保證高精度的授時GPS衛星上搭載的是原子鐘，這個也是量子力學的應用）。

核武器和核電站的底層設計，質能方程大家都懂的，還有具體計算臨界質量、選擇中子慢化劑之類都要考慮狹義相對論。

粒子加速器，除了基礎科學的需要以外，很重要的衍生應用是同步輻射光源，這個對生物、化學、物理、材料、醫學都提供了很多支持。雖然離日常生活還遠，也算是跨行業的應用了。

「這兩個理論才不是然並卵呢，說它們然並卵的都是壞銀，哼~~~」

上來先賣個萌。話說前面的答主們說的都很全面了，相對論量子力學在各行各業中都有很多應用，比如GPS，CPU神馬的。其實我們每個人的所見都是這個世界的一個小小的角落，但實際上我們身後有不計其數的事物在不斷發展變化，所有這一切才能保證我們的正常生活。因此，「我不知道大概就是沒有」這個觀點或多或少的存在於我們每個人心裡，但是我們應該能夠辨認出這種潛意識是錯誤的。
扯淡完畢。下面大致講一下量子力學理論在化學化工裡面的一些應用。純屬個人愛好，才疏學淺請多包涵。

1. 電子顯微鏡
前面有答主講到掃瞄隧道顯微鏡。這個太經典了，我覺得基本上已經經典到不用過多贅述了。主要講講SEM和TEM吧，話說前一陣SEM還因為一道坑爹的高考作文題而紅了一陣。
提起大規模普遍應用，可不要只想到iPhone什麼的哦~那個只是大規模fashion。說到大規模，可能沒有比化工產品更貼切的了。提到化工產品，也不要只想到化妝品和染料什麼的哦~開車要燒汽油，穿衣要有化纖，手機電腦的康寧大猩猩玻璃，以及幾乎所有日用品的塑料殼，都要從石油裡面提煉哦~神馬？你用的HTC金屬殼？那需要冶金哦~神馬？你用的Thinkpad碳纖維殼？聽這個名字就應該知道是標準的化工產品吧？~再想一想建築材料，製藥工程。。。太多了懶得說了。
什麼？上面一段話跑題了？好吧，其實我的重點是，想想現在資源越來越少，大家的生活卻越來越好，物質極大豐富。為啥？技術在進步，資源的利用效率在提高嘛。技術怎麼提高？科研工作者可不是在家呆著就能想出東西的。研究手段的進步很大程度上促進了今天的繁榮。所以不要覺得顯微鏡這種平時不常接觸的東西就覺得跟自己的日常生活無關。好吧，我白話了這麼一大堆就是為了說明白這一點。

既然要研究材料，微觀尺度的分析肯定不可或缺，單純肉眼觀察實在太low了。人們很早很早就發明了顯微鏡。早期的顯微鏡研究比較出色的是著名的安東尼·列文虎克，當時首次研究了微生物一類的內容。光學顯微鏡發展了幾百年，現在大致是這個樣子：

正常的顯微鏡大概能把物體放大1000倍以上吧。也就是說，1微米的東西能放大到1毫米。細菌神馬的基本上可以看個八九不離十。
那能不能再給力一點呢？事實上，光學顯微分析再進行提高比較困難，因為可見光的波長在380-780納米之間，被測物體的結構太小的話，比如接近波長的範圍，那麼光的干涉衍射之類的問題就會產生嚴重的影響，實際上完全看不清了。
這個時候呢，就要用到我們的量子力學知識了。為了獲得更好的清晰度，我們需要更小的波長。人們已經驗證了德布羅意的物質波假說，用電子打出了衍射花樣。電子作為一種波，波長能夠達到1納米以下，因此使用電子束代替光波能夠極大地提高顯微鏡的解析度。
以下是常見的透射電子顯微鏡。感覺原理上有點類似於光學顯微鏡。

透射電子顯微鏡能夠輕易的拍到幾個納米尺度的物體，對材料領域，化工領域以及生物醫藥領域的研究都有極為重要的作用。實拍效果圖就不放了，怕侵權。

順便提一下掃瞄隧道顯微鏡，更經典的量子力學隧道效應。
話說通過薛定諤方程計算，可以得出一個奇怪的結論：如果體系中有一面牆（或者勢壘），那麼按經典力學理論，，你不用足夠大的力量就不能把一個皮球拋到牆的另一邊（或者說能量小於這個勢壘的粒子是不能越過勢壘的）；但是用量子力學的理論，那麼勢壘的另一邊還是有一定的微小概率能夠檢測到這個粒子。好，現在鋪墊結束。
然後就可以理解成探針顯微鏡的一般俗套了，製作一個非常細的探針，在探針上加上電壓，在樣品上每一個位置「點」一下，當探針和樣品表面足夠接近時，雖然電子能量不夠與樣品導通，但是微小的隧道效應能夠被檢測到。於是這一點的位置就被記錄了。如果點足夠小足夠多，就像屏幕像素一樣，那麼整合起來就可以得到非常細節的掃描圖像。
掃描隧道顯微鏡確實是個很牛的東西，它甚至能夠讓我們觀察和操作單個原子。它的發明者貌似還得了諾貝爾獎。

以上是顯微鏡。其他的有時間再更新。

沒相對論和量子力學，可能你現在只能用用電子管電視機看知乎新聞，用電子管收音機參與知乎問答了~

量子力學的重要應用之一是化學理論，而化學指導著我們對材料的開發利用。從氫原子的量子理論建立之後，人們就開始嘗試用量子力學解釋各種原子、分子的結構和化學性質。共價鍵、分子軌道、晶體場理論等等，都是基於量子力學的模型。這些化學理論指導著藥物合成、染料、催化劑等等各行各業的發展。

量子力學的另一個重要原因是固體物理，即半導體等光電功能材料的研發。從半導體開始，人類已經能夠用理論設計具有特定光電功能的材料，比如晶體管晶元、磁碟、LED等等。可以說，當今人們使用的各種電子產品，小到手機電腦大到汽車輪船，只要依靠能源驅動的設備，幾乎都應用了量子力學的產品實現控制和驅動等功能。預期未來將會有更多的納米材料取代現有材料，實現更多的功能。

量子力學的發現，使得人們對材料的研究直接深入到原子分子層面，而不再是傳統觀念中的連續介質模型--金屬就是一塊可以用來導電的東西。這實在是一個巨大的進步。

此外，量子力學還導致了激光的發明，使人們對光的使用能力更上一階。激光在排版印刷、切割加工、導航等方面也是廣泛應用的。

光譜和核磁共振也是量子力學的應用，它們在化學和生物研究中具有舉足輕重的地位。

相對論的應用。。只能想到與空間探測有關的衛星定位與軌道計算，以及相對論性量子力學。。不過相對論在理論物理和數學的發展中是相當重要的，可能計算機技術中的一些圖形處理涉及的幾何理論就是相對論催生的。。

確實已經滲透到很多領域。相對論的應用最直接的就是導航gps定位系統。量子力學在現代化學理論中可以說已經是基礎理論了。現在的原理課量子理論幾乎是必備。就連解釋一個電解現象都要用到，或者說用量子力學解釋得更完滿。物理中的超導也要用量子力學解釋才更「舒服」。在下數學幼犬，也只是略知皮毛。見笑了。

量子力學是研究微觀世界運動規律的科學，對微觀世界認識的深度決定了一個文明的生產力所能達到的層次。這是科技樹中極其重要的一個節點，不點亮它的話後面一系列的NB玩意都與你無緣。

舉個例子：有了量子力學，才有了半導體物理，而二極體和晶體管基本上是整個信息時代科技文明的基礎。如果看過《球狀閃電》這個小說的話應該對摧毀所有半導體晶元的後果印象深刻。

此外，沒有量子力學就不會有核物理。如果說核電站對我們的生活影響還不是太大，那麼他的兄弟——核武器，深刻影響了世界格局，國家間的關係，甚至人們的思維法方式。

樓主既然說手機了，如果沒gps同步，很多制式的手機是不能用的，比如cdma95,cdma2000,TdLTE等

細的我就不說了，前面各位已經很詳細了。
你可以想像量子物理是一艘船，他在海洋上划過之後才能盪了浪花，浪花的大小直接取決於船的航行狀況，船雖小，但能起浪。

激光應該算是一個典型的應用吧

相對論的多一點，比如衛星定位不考慮相對論效應會有影響工作的偏差，沒有相對論就沒有福島，切爾諾貝利，核潛艇核航母，但是謝謝評論里同學的提醒，就算相對論不出現，最早的原子彈還是能造出來的，雖然後續的核發展中相對論的解釋對能量計算等方面有很重要的意義，在最初的原子彈研究中質能公式僅做到了解釋原理。（於是這麼說相對論並沒有拯救世界於法西斯的水深火熱中么orz……

量子力學么……目前來看激光，光電效應，原子物理的種種，大概是太陽能電池，微電子這些方面的東西，順便衛星的太陽能電池板光量子和能級也都是很關鍵的概念，不過就算早起的人們不研究這些應該也能做出來吧，畢竟太陽紫外線太豐富，明不明白原理更多是效率問題而非有沒有的絕對劃分…

每天都在改變我的生活。因為它們，我的生活變成了圍觀男票看論文……看論文……看論文……推公式……推公式……
這輩子他應該娶它們，並不應該娶妹子……我經常暗戳戳地這麼想T_T……可恥地匿名了……

贊蘭姆全面且精彩的回答，我再補充幾個偏一點的。
先說現在的：

計算化學一部分的理論基礎就是量子力學，化學和化工的重要性就不說了。
掃描隧道顯微鏡讓人類能「看」到原子，其原理也是基於量子力學的隧穿原理。
核武器對世界政治經濟的巨大影響就更不用提了，同時核能的利用使人類能夠駕馭的能量發生數量級的跨越。

然後說說過去的：
別以為量子力學跟我們的歷史沒有關係。

放射性同位素（主要是碳-14）有助於年代的確定，廣泛應用在考古和地質中。其理論根據，核物理，就是基於量子力學的。
扯遠一點，人類要了解宇宙的歷史，那離不開相對論的。

最後說說未來的：

量子
計算機和量子通信實現了都是逆天的技術，要革當代計算機的命。
未來的能源問題。太陽能電池是量子力學在凝聚態物理中的應用。可控核聚變比現在的核裂變更加清潔，要實現起來當然涉及到核物理，對極端條件下的材料物理也是一種挑戰。
幾十億年後太陽系就不適宜居住了，人類要找到其他的地球，這其中天文學的進步至關重要（量子和相對論都發揮重要的作用）。
最後的最後，在精神層面和哲學層面上，量子力學和相對論都用實驗證據某種程度上顛覆了我們的直覺和常識，物理不愧是自然哲學。某種意義上，傳統哲學因為跟不上物理的進步，已死。

回答完瞬間感覺學物理有一種榮耀感。

我來說一個：磁電阻。

巨磁電阻效應是指隨著磁場的變化材料的電阻值會發生巨大的變化的現象。

這種效應廣泛應用於磁碟的讀寫過程中。我們每天開電腦寫數據都離不開他。

它的原理與量子力學中的自旋極化有關。電子的自旋有上下兩種。在磁性金屬中這兩種電子的數量是不同的。稱為多數自旋電子和少數自旋電子。兩種電子的流動是獨立的互不干擾的。總電阻可以理解為，兩種電子各自產生的電阻相併聯後的結果。

在沒有磁場時，兩種電子都產生電阻，總電阻大致是其1/2。而當加上一個磁場後，多數自旋電子所產生的電阻會變的非常小，這時，總電阻也相應減小。

因為它對磁場的靈敏度非常高，因此廣泛運用到磁頭讀寫中。高低電阻可以分別代表0和1。

僅僅是知道就心情好…算嗎？

占坑，過幾天來說說光速拖cpu運算速度後腿的事

如果只探究事物的本質那所有東西都可以跟量子力學扯上關係，畢竟我們都有原子電子你說是不是。
如果考慮技術有時會超越理論的情況，即我們不明白原理但是仍然發明了這種東西。比如燈泡，半導體。但是量子力學可以讓這些玩意更牛逼呢。不然手機需要的這種高級半導體是哪裡來的？

讓你知道了就可以爽的。。。

量子力學直接促成了我們大學所學的固體物理這門學科後來發展成了我們熟知的半導體對就是你現在用的手機

賓館和寫字樓裡面安裝的煙霧報警器就和相對論有關。

說說GPS吧，GPS上時鐘的同步就是經過了相對論校正過的，地上一分鐘，天上59秒