高中基礎物理補充:巨觀與微觀

這是基礎物理補充文章的一部分。


巨觀

巨觀,簡單說起來,就是我們日常生活所看到的。

像是桌子、汽車、電燈……,這些東西你不會看得到他們是由一粒粒分子組成的,它們看起來就是彼此不同的東西,桌子就是桌子,你不會發現桌子跟玻璃在分子排列上面有什麼差別,你最多只會發現桌子跟椅子都是木頭做的。

如果我們使用一些光學儀器輔助,讓我們可以看到更小的細菌、木頭上的紋路,很抱歉,這些都還是巨觀,因為你還是看不到這些東西是由一粒粒分子構成的,你也沒辦法看見空氣中有氧分子和氮分子悠閒自在地作飛來飛去。

微觀

微觀,簡單說起來,就是從原子或分子層面看。

主要是在十九世紀至今才開始慢慢興盛,因為古典電磁學和其他各種學問的發展,科學家才能想辦法用實驗和計算的方式,慢慢探索我們看不到的世界。微觀下的世界,有時候跟牛頓直接看到的巨觀世界會不太符合,因此才有所謂量子理論的發展。

想像我們拿著刀子切蛋糕,蛋糕似乎可以切多小就切多小,但是總有一天我們會把蛋糕切到只剩一顆粒子,不能再分割。

量子的概念就是把這種想法推廣。

巨觀是微觀的統計結果

雖然微觀世界可能和巨觀世界有些差異,例如說,巨觀世界主要使用牛頓力學,但在微觀下必須使用量子力學。但是如果我們在微觀世界看到的很多事情用統計的方式統合起來,那就會得到巨觀下看到的結果。

物理學上的例子,就是統計物理可以利用微觀的想法,由下而上(Bottom-Up)建構出和熱力學從巨觀觀察,由上而下(Top-Down)建立的理論有相同的結果。

參考資料

  • I. N. Levine, Quantum Chemistry
 
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