分子動理論與量子力學有什麼關係?
題主你好。分子動理論是經典力學的觀點,可以看成是經典力學的一個假說。二十世紀初期,著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦對分子動理論做出了不可磨滅的貢獻!
題主問,為什麼分子動理論是應用經典物理來處理的,而不是量子物理學。這涉及一個件事情,分子層面的量子效應有多大。我們知道對於亞原子粒子的動力學過程是非靠量子理論來描述不可的,但是分子要比亞原子粒子大得多,量子效應還能像亞原子粒子那樣明顯嗎?其實,此時量子效應已經很弱了,弱到可以把量子效應近似成經典力學下的某些相互作用來解釋。比如說對於范德瓦爾斯氣體,我們藉助統計物理的量子理論可以很容易給出范德瓦爾斯方程;但是我們也可以從統計物理的經典理論出發,藉助一些相互作用模型給出范德瓦爾斯方程。這說明在亞宏觀範圍內,量子效應其實不是很強,以致於經典力學可以很好地適用。所以題主的問題並不難以理解。
此外,我們還要清楚一件事情,那就是分子動理論並不是一個動力學理論,而是一個唯象理論。分子動理論並沒有從動力學角度嚴格闡明分子為何會隨機遊走,也沒有說明這種隨機性究竟蘊含了什麼物理學圖像。分子動理論僅僅是從事實出發藉助各種經典力學模型給出一些可以解釋宏觀現象的思路。 而這個問題並不是使用或者不使用量子力學那麼簡單,因為它涉及到多體問題。多體問題是一個老大難問題,模型雖然有不少,但大部分都是唯象理論。雖然物理學家發展了從量子力學的第一性原理出發去研究該問題,但是由於計算複雜性而不得不求助於計算機。
推薦閱讀:
※張啟發:活著乾死了算,老一輩無產階級科學家 | 2018年未來科學大獎獲獎人
※是純粹的藝術,還是偉大的科學?西方繪畫史上的那些秘密
※這是「美麗新世界」,還是科學的末日圖景?|《當代弗蘭肯斯坦》
※科學與神學對話之:不滅的輪迴——我們終究成為了自己的神
※科學家建立一種新的離子通道藥物篩選方法