相對論和量子力學是如何改變我們的生活的呢? | 知乎問答精選

 

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相對論和量子力學是如何改變我們的生活的呢?

2018年12月16日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 4 ℃ 次

【蘭姆的回答(36票)】:

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。激光打印機、超市條形碼,算普遍了吧。

機械硬盤的原理是巨磁電阻效應,本質是電子自旋相關的量子現象,歷史上機械硬盤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、數控機床轉速傳感器。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。

固態硬盤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裡的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。

鼠標裡也用到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。其實和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。

【凌晨曉驥的回答(3票)】:

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~

【KONGPINGFAN的回答(1票)】:

沒有量子力學,你就不能刷知乎了,所有有芯片的電子產品都是量子力學為基礎之一做出來的,並不是量子計算機才用到量子力學。相對論的應用範圍主要在航天,沒有相對論衛星是發不上去的,所以沒有手機信號,你一樣不能用手機刷知乎。

【李查的回答(0票)】:

激光應該算是一個典型的應用吧

【RayDecem的回答(0票)】:

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。

【thli的回答(0票)】:

狹義相對論和量子力學其實在幾千年前就影響著人類的生活,強磁性的存在只有用這兩個學說才能解釋。

換句話說,現在磁性的有點科技含量的應用是因為有量子力學的存在而改變的。這麼日常生活的東西都依靠量子力學那別的科技應用還用說?

【遠阪田銀時臣的回答(0票)】:

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,在那之前沒有小男孩,然後沒有小男孩和胖基友的話,現在很可能是法西斯的天下……(臥槽我都說了些什麼……)

量子力學麼……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。

【林晚榮的回答(0票)】:

同樣是兩兄弟,差距咋那麼大呢?

【山河意的回答(0票)】:

沒有應用相對論,GPS會把你導航到「十萬八千里」

標籤:-物理學 -量子物理 -相對論


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