物理学是不是可以解释所有化学现象?
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发布时间：2022-05-16 17:28
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时间：2023-11-05 23:19
这里其实就要牵扯到科学上的两个「流派」了。即「还原论」与「演生论」（或谓「涌现论」、「层展论」）。 所谓「还原论」，就如题目所问的一样，认为所有宏观尺度的特性，都能利用局部、粒子层面的规律解释。在近代物理学史上，「还原主义」的研究方法，一直都能取得非常重大的突破，从分子论，到原子论，以及凝聚态物理中，大量的经典模型，例如解释物质比热（单位物质温度升高一度所需要的能量）模型，都是从最基本的尺度出发，建立整个模型。这些都是非常成功的尝试——他们从亚纳米尺度的规律，可以直接得到宏观尺度的现象，相差超过10个数量级（即10^10 = 10000000000），依旧展现了惊人的精确程度。 然而在另一些问题上，却遇到了阻力。比如在理解物质磁性的时候，提出的「Ising模型」，这个模型关注局部相邻磁子的相互作用，然而要从这里得到宏观层面的行为（相变、自发磁化，等），却非常困难。 著名物理学家Anderson在1972年发表了一篇论文，叫《More is Different》（多者异也）（Science 04 Aug 1972, Vol. 177, Issue 4047, pp. 393-396, DOI: 10.1126/science.177.4047.393）即旨在阐明「演生论」的思想，即大量有相互作用的物质放在一起，在宏观上会产生出与局部迥然不同的行为。而宏观行为又在一定程度上，很难从微观规律上看出来，这称为「计算不可约化」，即要得到（模拟、推导）宏观尺度的结构，必须至少经过一定量的计算，才可以得到。 回到题目上，「物理」到「化学」、「物理」到「生物」，其实正是遇到了这样的问题。大量的相互作用，在宏观上展现出了极为丰富的行为，然而若有人想从微观规则上去解释，则难上加难。
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时间：2023-11-05 23:19
化学和物理的区分，在这两门学科发展的早期，是非常明显的。化学家是那些炼丹术士，那些用瓶瓶罐罐做实验的人，制造出五颜六色的奇妙物质，也许不时地产生一场爆炸。而物理学家是那些研究小球下落、天体运行、弹簧拉伸等等现象的人，不一定要做实验，数学倒是少不了的，常常写出一大堆（在当时人看来）看不懂的公式，对实验做出定量预测。相比之下，早期的化学主要是定性研究，什么物质加什么物质能够生成什么物质，对数学的应用基本限于加减乘除，远远少于物理。 然而随着化学研究的深入，人们发现物质是由分子组成的，分子又是由原子组成的，那么基本的问题就是：原子为什么会结合在一起？人们把这种作用称为“化学键”，但这只是个名称而已，对于化学键的本质，几乎还是一无所知。虽然有路易斯等人用电子配对（这是个天才的思想，事后看来是正确的，只是太简略，无法做出定量的预测）的概念来解释“共价键”，但这仍然只是定性描述而已。电子为什么会配对？或者说，两个原子的电子配对之后，有什么好处？根本说不清楚。
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时间：2023-11-05 23:20
存在两种观点，还原论和层次论。在科学上两者都重要。还原论说，小的东西决定大的东西。层次论说，不错，小与大之间密切相关，但是大的系统的规律却往往不是完全可以还原的，需要独特的理论。所以，分子层次的化学既需要还原成下一个层次的理论，也需要发展适应于其本身层次的往往非常简洁的理论理论上说，量子力学可以解释一切化学现象，但是由于计算难度问题，实际遇到的问题一般都还是要凭借化学家们的经验的。如果计算机的计算能力能提高到很高的量级的话，应该能解释更多的化学现象。
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时间：2023-11-05 23:20
