誇密2018-09-29 16:40:43

微觀和宏觀

分界線的

比較模糊，並不是說大於某個特定尺度就是宏觀，小於這個尺度就是微觀，所謂微觀到宏觀，這個過程是漸變的。習慣上說，基本粒子和它們組成的原子分子都屬於微觀世界。其中基本粒子在標準模型裡是點粒子，沒有大小。原子和小分子大小一般在10的-10次方米量級，大分子一般是在

10的-9次方米（

奈米

）

，到了巨型分子，就有10的-8次方米到10的-6次方米（微米）量級，這個尺度歸到微觀或者宏觀都不太合適，所以科學家發明了一個詞，叫做介觀，顧名思義介於微觀和宏觀之間。微米以上可以認為是宏觀了。

我們說量子力學適用於微觀世界，經典力學適用於宏觀世界，是一個大體的概括，現實是在微觀世界裡，量子現象也會因為粒子之間很強的相互作用而導致退相干，也就是退化成了需要用經典物理描述的情況，比如等離子體，以及高溫氣液固體裡的原子和分子。

反過來說，在宏觀世界裡，也可以用一些實驗技術控制粒子的狀態，湧現出可以直接用量子力學描述的宏觀量子態，有三個比較典型的例子：

第一個例子是鐳射，它的光子處於特定的波長附近形成一個量子相干態，沒有傳播距離限制。大量的光子就可以做經典鐳射通訊，透過光纖遍佈全球，使我們有現在的高速網際網路。單個光子就可以做量子通訊。

第二個是超導體，在溫度非常低的時候，固體中的電子配對形成量子態，可以不受晶格散射（即電阻的來源）的限制無損耗傳播。高溫超導已經把這個轉變溫度提高到了130K以上（即零下140度左右）。超導和鐳射獲得了很多次諾貝爾物理學獎。

第三個是超冷原子量子氣體，透過鐳射冷卻和蒸發冷卻技術，可以把某些原子冷卻到極為接近絕對零度，在幾微米大小的原子團上展現出宏觀量子現象，比如玻色-愛因斯坦凝聚（2001年諾貝爾獎）。下圖是我2013年在丹麥做博士後期間實現的一個從經典狀態到量子狀態過渡玻色-愛因斯坦凝聚。下面比較寬的分佈就是冷原子的經典狀態（麥克斯韋-玻爾茲曼分佈），上面凸起的尖峰就是玻色-愛因斯坦凝聚。隨著溫度進一步降低，寬的分佈會消失，只剩下純的宏觀量子狀態。

瀟軒2018-09-28 08:21:25

宏觀與微觀之間有一個尺度，那就是所謂的“介觀”。

以我的理解，原子尺度叫做微觀，大概是1奈米以下。然後尺度朝上走，到了可見光波長，比如500奈米以下，這可以叫做介觀。而比500奈米更大的，我們人類的眼睛就可以看到了，這個就可以叫做宏觀。所以，你問我宏觀與微觀之間的界限，我覺得可以以1奈米到500奈米這個尺度作為分界線。當然這個事情不是絕對的，不同的人可以有不同的想法，但大體如此，不能跑偏。

然後，你提到的量子特性，則比較複雜。微觀的東西，肯定是量子的，這個沒問題的。但其實這與溫度有關，日光燈裡的電子與光子，雖然也有量子性，但我們更願意叫它等離子體。因為對日光燈來說，你用量子力學去研究它，發現很難。

然後呢？

不是說宏觀就沒有量子效應，比如超導，那麼大的一塊超導磁鐵，就是宏觀量子效應。為什麼能體現量子性，本質上還是有低溫保護，所以才量子。因此你問我在上面尺度上就不能體現量子特性了，這個是沒有答案的。黑洞那麼大，黑洞表面的黑體輻射就是量子效應。所以，你的問題的答案是不固定的，要具體情況具體分析。

金童希瑞2019-07-13 06:14:51

常溫、常壓下的原子是“基態”，無法體現“量子特性”。

磁場裡高速流動的物質轉化為金屬態氫離子是“激發態”，金屬態氫離子——等離子體狀態是量子力學範疇的概念。

熱核反應的本質是：金屬態氫離子的磁力矩相互切割聚合形成新元素的同時釋放電磁波——能量。

北京大劉2018-09-28 08:42:30

物理學中宏觀與微觀之間是否有界限，物質在什麼尺度上就無法體現其量子特性了？

十分高興悟空問答官方帳號信任我。物理學中宏觀與微觀的界限，我認為中學物理課應當講過，原子以上物質應當為宏觀，小於原子的物質應當即為微觀。原子及大於原子的物質不可能體現量子特性了。

目前中國量子通訊己經北京至上海試用，會很快速發展。量子計算機也在研究創新中。資訊產業是我國與世界強國競爭的激烈陣地。我國暫主導了量子通訊，量子計算機在競爭中快速發展。

我以四大塊來回答，讓每位讀者都清楚是什麼。第一塊簡單敘述量子特性。第二塊簡單敘述微觀粒子。第三塊敘述雙縫干涉。第四塊敘述量子糾纏。

首先說量子特性。量子是物理概念，上世紀四十年代由愛因斯坦提出，他發現了量子糾纏現象，但在當時條件下，力學，數學，物理學，電學，光學，都還沒有辦法測量計算定性。量子特性用白話講，即量子的能量轉換，資訊傳遞等的量子基本功能。

第二個塊別：微觀粒子。

微觀粒子就是在波粒二象中，更多表現為波動性的粒子，一般體現為波長。電子及以下（中子，質子，原子，分子是實物粒子）都可以認為是微觀粒子。我們可以把大量的基本粒子的構成分為三類：純單個粒子，中徽子，電子，大統一粒子，夸克。第二類：由兩個基本粒子合成的粒子，如n介子，w，Z玻色子。第三類：由三個基本粒子合成的粒子，如中子，質子及其它強子。

粒子的質量，合成粒子的質量，質量轉換關係，運算等不在這裡敘述了。

第三塊：雙縫干涉。平行的單色光投射到一個有兩條狹縫的擋板上，狹縫相距很近，平行光的光波會同時傳到狹縫它們就成了兩個振動情況總相同波源，它們發出的光在擋板後面空間相互疊加，即發生干涉現象。這是波的干涉物理試驗。單色光，當屏與狹縫路經差是半波長偶數倍，則兩例波峰疊加，波谷疊加，形成亮條紋。當屏與狹縫路經差是半波長奇數時，波峰跟波谷疊加，光波振幅互相抵消，出現暗條紋。這裡量計算省略。這就是雙峰干涉。

第四塊：量子糾纏。

這是一個物理概念。在量子力學裡，當幾個粒子在彼此相互作用後，由於各個粒子所擁有的特性己綜合成整體性質，無法單獨描述各個粒子的性質，則稱為這現象為量子糾纏。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象，在經典力學裡，找不到類似現象。量子糾纏的提出者是愛因斯坦，波多爾斯基。量子糾纏概念提出的歷史，數學表述，糾纏度量，案例等不在這裡敘述。

量子糾纏是一種物理資源。應用量子糾纏的機制於量子資訊學，可以做成平常不可行的事情。如中國量子通訊。量子金鑰分發：能夠使通訊雙方共同擁有一個隨機安全的金鑰，來加密和解密資訊，保證通訊安全。還可以應用於量子計算機。

目前，量子通訊，量子計算機，已是全球大國強國相互競爭的資訊工程，因為它可以形成萬億大產業，可以把人類的資訊平臺做得無限大，更安全可靠，量子計算機可以讓大資料計算平臺番億倍，幫助人類解決重大計算，設計，超大量儲存分析，太空工程，生命工程，超級化工合成等等重大科學技術問題都有可能快速解決。

我己從學術角度，對問題進行敘述，省略物理數學及工程問題，儘量用白話敘述。希望幫助讀者深厚瞭解量子糾纏及相關問題。

謝謝各位讀者！

手機使用者606694242202018-09-29 09:42:49

這個問題非常籠統……量子特性？……量子力學有很多結論，其中的哪個特性？……

最常用的量子力學結論就是能量子輻射、測不準原理與量子糾纏……

能量子輻射、測不準原理……在所有尺度都可以適用……

而量子糾纏……目前，離開了原子尺度還都沒有實驗證據……屬於幻想……

所以，能適用於哪個尺度？一定要看具體的內容……不能籠統敘述

程俊傑705590972018-09-29 08:40:02

沒有界限，所謂的界限是觀測和不可以觀測，廣義相對論說物理規律什麼地方都通用，量子力學的不確定性是沒能更好認知而已。量子的物理現象宏觀都物體都有。

對於太陽，太陽系的各個行星都是太陽的電子，如果得到足夠動能，就會躍遷到更高的電子層。

雙縫衍射不止量子世界有，電子，中子，原子都有。其實，宏觀物體也有，平靜的水面上，有兩個點在滴水，會形成兩個橫波，不斷在水面傳遞，你會發現隨波逐流的小顆粒物體在岸邊疊加成疏密相間的一堆一堆的。如果有這麼個雙縫擋在這些小物體的軌道上，而且能不擋住水波，那麼這些小物體就會形成所謂的雙縫干涉。

電子雙縫實驗其實證明了所有波的傳遞都需要介質，我們說的真空並不存在，這種介質的振動傳遞這波。人們觀測電子時儀器的電磁波並不會對電子運動造成很大改變，但是會對電子處在的這種電磁波的介質振動頻率造成致命影響，波長變長，電子就沒法出現干涉了，就像海里行進的船，小的波浪不足以改變船整體移動方向，但是足以讓船波動，擋住船周圍的波浪，船也不會守很大影響但是波動就停止了，而這種電磁波傳遞的介質，就是人們理想中的量子，過去人們叫他以太。任何波的傳遞離不開介質。

量子糾纏只是現象，之間並沒有隱傳輸，人們說的一個量子態改變，另一個也改變一樣是受到觀測者的影響，把兩個質量相同的彈性體小球擠壓一起，一鬆手兩個小球就糾纏了，但是互不影響。

孤猴783452712018-09-29 18:25:23

原創思想，物理的宏觀尺度與微觀尺度之間當然存在著分界線，即出現明顯量子效應的微觀究竟有多大，其實可以用最簡單的方法大約估計，目前IC的製程已達7nm，IC的工作仍然不受量子效應的干擾，所以，呈現量子效應的尺寸充其量也就是5nm或3nm就不得了了，換句話說量子掌控的`地盤’不過就5nmx5nm，所以主流物理學家們就不要再扯淡什麼量子宇宙，多維空間，平行宇宙，。。。了吧？捅破天，量子的地盤也就只nm數量級而已。

知足常樂2825813082018-10-20 08:57:33

物理學中有一種同構論。

一是人們熟知的DNA雙螺旋結構。

二應該是宏觀的時間雙螺旋結構。

若用一個座標系能統一萬有的所有。就

能消除人類認知的界限。

老金頭1002019-07-20 21:20:16

物理學中的宏觀與微觀當然有界限，我們能得見的就是宏觀，看不見的就是微觀，原子就是微觀，就是用最高倍的電子顯微鏡也看不見原子，我們研究出來的原子結構都是用間接方法猜出來的，誰也沒看著電子繞原子核旋轉