如果量子力学比较成熟了，我们为什么还要学习经典力学呢？
这确实是个非常有意思的问题，也触及到了科学学习的核心。很多人可能会觉得，既然量子力学这么强大，能够解释微观世界的种种奇妙现象，那么掌握了它，是不是就可以把那些“老掉牙”的经典力学束之高阁了？然而，事实远非如此。即便量子力学已经高度成熟，经典力学依然扮演着不可或缺的角色，原因有很多，而且这些原因彼此关联，构成了物理学学习的完整图景。
首先，我们要明白一个根本性的道理：经典力学并不是“错”的，它只是在某个适用范围内的近似。 想象一下你在用一把尺子测量教室的长度，这把尺子非常精确，足以满足你的需求。但如果你要去测量一个原子核的直径，这把尺子就完全派不上用场了，你需要更精密的仪器。经典力学就像那把尺子，它在宏观世界，在我们日常生活中，以及在许多工程应用中，提供了极其精确、直观且易于理解的描述。
量子力学之所以被发展出来，是因为经典力学在解释某些微观现象时遇到了瓶颈，比如黑体辐射、光电效应、原子光谱等等。量子力学以其概率性的描述、波粒二象性、量子叠加等概念，成功地解释了这些难题。但是，这些量子效应在宏观尺度下，由于量子退相干等因素，往往会被平均掉或者变得不那么显著，最终退化到经典力学的范畴。简单来说，经典力学是量子力学在宏观尺度下的一个“退化”版本，一个极佳的近似。
那么，具体来说，为什么我们即使在量子力学高度成熟的今天，仍然要学习经典力学呢？
第一，经典力学是通往量子力学的重要基石和桥梁。 很多时候，我们在学习量子力学之前，都需要扎实的经典力学基础。比如说，动量、能量、角动量这些概念，在经典力学里有明确的定义和运算方式。到了量子力学，这些概念被赋予了算符的形式，其物理意义的理解也与经典力学紧密相连。如果你对经典力学的这些概念感到陌生，那么学习量子力学中的算符代数、本征值方程时，就会感到寸步难行。想象一下，你必须先学会如何读写字母和单词，才能去学习更复杂的句子和文章。经典力学就是物理学这门“语言”的字母和单词。
第二，经典力学在极其广泛的领域依然是主导性的理论。 看看我们周围的世界吧：
天体运动： 月球绕着地球转，地球绕着太阳转，这些巨大的天体运动，虽然也遵循万有引力定律，但描述其轨道、周期、能量等，经典力学（特别是牛顿的万有引力定律和轨道力学）已经足够精确和实用。你不需要用薛定谔方程去计算行星的轨道。
宏观物体的运动： 汽车的加速，飞机的起降，球的抛物线轨迹，这些日常生活中习以为常的运动，都是经典力学的范畴。工程师设计桥梁、飞机、汽车时，主要依赖的是经典力学中的受力分析、材料力学、流体力学等分支。
工程学和技术： 几乎所有的工程学科，从机械工程、土木工程到航空航天工程，都建立在经典力学的原理之上。这些理论直接指导着我们如何设计和建造各种机器、结构和系统。
光学和电磁学： 尽管光具有波粒二象性，但在许多情况下，例如透镜成像、光的反射和折射，经典光学（基于麦克斯韦方程组）的描述就足够了，而且非常直观。我们用经典电磁学来设计天线、研究电路，其结果是极其可靠的。
第三，经典力学提供了更直观的物理图像和思维方式。 量子力学充满了反直觉的概念，比如“不确定性原理”和“量子纠缠”，这些概念的理解往往需要借助数学工具，并且抛弃我们日常基于宏观经验形成的直观感受。而经典力学则非常符合我们的直觉。我们能够清晰地想象一个球在空中飞行的轨迹，能够理解力如何导致物体加速，这种直观的图像对于培养物理直觉至关重要。有时候，即使在需要更深入理论的场合，一个好的经典力学类比或者直观理解也能帮助我们把握问题的本质。
第四，理解理论的局限性本身就是科学进步的一部分。 学习物理学，不仅仅是学习一套工具，更是学习一种思考世界的方式。理解经典力学为什么会在某些地方失效，正是促使我们去探索更深层次理论（如量子力学和相对论）的动力。反过来，如果我们只知道量子力学的成功，而不知道经典力学的存在和适用范围，我们就无法理解科学是如何一步步向前发展的，也无法理解不同理论之间的关系。这种对理论边界的认识，是科学家必备的素养。
第五，量子力学本身的发展也离不开经典力学的概念。 量子力学的很多公式和表达式，在形式上仍然保留着经典力学的影子。例如，哈密顿力学和拉格朗日力学在量子力学中有着重要的对应，例如哈密顿量（Hamiltonian）在量子力学中扮演着核心角色，它描述了系统的总能量，并且其形式很大程度上源于经典力学。学习经典力学，能够帮助我们更好地理解量子力学公式的起源和意义。
举个例子，如果你想设计一个高精度的陀螺仪，你可能需要考虑它在旋转时的能量和角动量守恒，这完全是经典力学的范畴。即使这个陀螺仪的某些部件非常微小，在某些极端情况下可能需要考虑量子效应，但大部分时候，其宏观行为依然可以用经典力学来描述。如果你不懂经典力学，你就无法解决这个工程问题。
再比如，如果你在研究一种新型材料，需要理解它在受力下的变形，那么材料力学，作为经典力学的一个分支，会提供基础的工具和理论。即使这种材料在微观层面可能表现出有趣的量子效应，但在宏观力学响应上，经典力学依然是首要的描述手段。
总而言之，量子力学的成熟并不意味着经典力学的消亡，而更像是对其进行了更广阔的“升华”和“融汇”。经典力学是我们理解宏观世界运行规律的基础，是我们进行大量工程设计和技术应用的核心工具，更是我们掌握更深层物理理论不可或缺的起点和参照。就像学习几何学离不开基础的代数一样，学习量子力学也离不开扎实的经典力学基础。它们是物理学大厦中不同层级、但同样重要的组成部分，缺一不可。
首先，我们要明白一个根本性的道理：经典力学并不是“错”的，它只是在某个适用范围内的近似。 想象一下你在用一把尺子测量教室的长度，这把尺子非常精确，足以满足你的需求。但如果你要去测量一个原子核的直径，这把尺子就完全派不上用场了，你需要更精密的仪器。经典力学就像那把尺子，它在宏观世界，在我们日常生活中，以及在许多工程应用中，提供了极其精确、直观且易于理解的描述。
量子力学之所以被发展出来，是因为经典力学在解释某些微观现象时遇到了瓶颈，比如黑体辐射、光电效应、原子光谱等等。量子力学以其概率性的描述、波粒二象性、量子叠加等概念，成功地解释了这些难题。但是，这些量子效应在宏观尺度下，由于量子退相干等因素，往往会被平均掉或者变得不那么显著，最终退化到经典力学的范畴。简单来说，经典力学是量子力学在宏观尺度下的一个“退化”版本，一个极佳的近似。
那么，具体来说，为什么我们即使在量子力学高度成熟的今天，仍然要学习经典力学呢？
第一，经典力学是通往量子力学的重要基石和桥梁。 很多时候，我们在学习量子力学之前，都需要扎实的经典力学基础。比如说，动量、能量、角动量这些概念，在经典力学里有明确的定义和运算方式。到了量子力学，这些概念被赋予了算符的形式，其物理意义的理解也与经典力学紧密相连。如果你对经典力学的这些概念感到陌生，那么学习量子力学中的算符代数、本征值方程时，就会感到寸步难行。想象一下，你必须先学会如何读写字母和单词，才能去学习更复杂的句子和文章。经典力学就是物理学这门“语言”的字母和单词。
第二，经典力学在极其广泛的领域依然是主导性的理论。 看看我们周围的世界吧：
天体运动： 月球绕着地球转，地球绕着太阳转，这些巨大的天体运动，虽然也遵循万有引力定律，但描述其轨道、周期、能量等，经典力学（特别是牛顿的万有引力定律和轨道力学）已经足够精确和实用。你不需要用薛定谔方程去计算行星的轨道。
宏观物体的运动： 汽车的加速，飞机的起降，球的抛物线轨迹，这些日常生活中习以为常的运动，都是经典力学的范畴。工程师设计桥梁、飞机、汽车时，主要依赖的是经典力学中的受力分析、材料力学、流体力学等分支。
工程学和技术： 几乎所有的工程学科，从机械工程、土木工程到航空航天工程，都建立在经典力学的原理之上。这些理论直接指导着我们如何设计和建造各种机器、结构和系统。
光学和电磁学： 尽管光具有波粒二象性，但在许多情况下，例如透镜成像、光的反射和折射，经典光学（基于麦克斯韦方程组）的描述就足够了，而且非常直观。我们用经典电磁学来设计天线、研究电路，其结果是极其可靠的。
第三，经典力学提供了更直观的物理图像和思维方式。 量子力学充满了反直觉的概念，比如“不确定性原理”和“量子纠缠”，这些概念的理解往往需要借助数学工具，并且抛弃我们日常基于宏观经验形成的直观感受。而经典力学则非常符合我们的直觉。我们能够清晰地想象一个球在空中飞行的轨迹，能够理解力如何导致物体加速，这种直观的图像对于培养物理直觉至关重要。有时候，即使在需要更深入理论的场合，一个好的经典力学类比或者直观理解也能帮助我们把握问题的本质。
第四，理解理论的局限性本身就是科学进步的一部分。 学习物理学，不仅仅是学习一套工具，更是学习一种思考世界的方式。理解经典力学为什么会在某些地方失效，正是促使我们去探索更深层次理论（如量子力学和相对论）的动力。反过来，如果我们只知道量子力学的成功，而不知道经典力学的存在和适用范围，我们就无法理解科学是如何一步步向前发展的，也无法理解不同理论之间的关系。这种对理论边界的认识，是科学家必备的素养。
第五，量子力学本身的发展也离不开经典力学的概念。 量子力学的很多公式和表达式，在形式上仍然保留着经典力学的影子。例如，哈密顿力学和拉格朗日力学在量子力学中有着重要的对应，例如哈密顿量（Hamiltonian）在量子力学中扮演着核心角色，它描述了系统的总能量，并且其形式很大程度上源于经典力学。学习经典力学，能够帮助我们更好地理解量子力学公式的起源和意义。
举个例子，如果你想设计一个高精度的陀螺仪，你可能需要考虑它在旋转时的能量和角动量守恒，这完全是经典力学的范畴。即使这个陀螺仪的某些部件非常微小，在某些极端情况下可能需要考虑量子效应，但大部分时候，其宏观行为依然可以用经典力学来描述。如果你不懂经典力学，你就无法解决这个工程问题。
再比如，如果你在研究一种新型材料，需要理解它在受力下的变形，那么材料力学，作为经典力学的一个分支，会提供基础的工具和理论。即使这种材料在微观层面可能表现出有趣的量子效应，但在宏观力学响应上，经典力学依然是首要的描述手段。
总而言之，量子力学的成熟并不意味着经典力学的消亡，而更像是对其进行了更广阔的“升华”和“融汇”。经典力学是我们理解宏观世界运行规律的基础，是我们进行大量工程设计和技术应用的核心工具，更是我们掌握更深层物理理论不可或缺的起点和参照。就像学习几何学离不开基础的代数一样，学习量子力学也离不开扎实的经典力学基础。它们是物理学大厦中不同层级、但同样重要的组成部分，缺一不可。
网友意见
1，如果仅仅只想学一点点量子力学的话，其实完全可以不看经典力学。比如你只想解解薛定谔方程，分析几个典型的物理模型，甚至去做一些本质上是在解薛定谔方程的工作，那你自然不需要学经典力学。
2，如果想从事理论物理相关研究的话，经典力学还是必须要学的。经典力学里最重要的地方在于拉氏量和哈密顿量的框架。量子力学包括后面的量子场论都离不开这个框架，如果这些都不会的话你可能连教材都看不懂。
这个框架理解是以后从事研究工作的常识，无论你是做的是formal的理论工作还是唯象工作。说的科普一点，你研究的物理系统只要有动力学性质，那就肯定会有拉氏量和哈密顿量。如果你要研究这个物理系统的在量子层面上的性质，那么很自然的就可以考虑相应的路径积分/正则量子化。但如果你已经开始处理具体的科研问题了却连拉氏量是啥都不熟悉的话，那么........额........客观地讲应该不会有这样的人。
3，从学习角度上讲，学习是个循序渐进的过程。了解了哈密顿量是什么，学到哈密顿算符的时候自然不会陌生，解过经典力学的有心力场和小振动问题，计算量子力学的氢原子和谐振子模型就会舒服很多。有了经典力学的基础，量子力学初学时的困难就会少很多。
4，历史上看，物理上纯经典的东西在数学上也是很有用的。对于4维紧致拓扑流形，很多情况下它没有微分结构；而对于4维紧致单连通的光滑流形，很多情况下它们之间只存在同胚映射而没有微分同胚。Donaldson关于4维流形微分拓扑的研究，以及后面Seiberg-Witten理论，其动机就是四维流形上经典Yang-Mills场论，和经典的狄拉克场。
5，还有，对物理学习而言，按照完全功利的想法去思考问题是非常不对的。如果仅仅只是为了达成目的而选取最短路径的话，那我觉得学完线性代数和高数的人都可以拉去算圈图，学会积分求导的人也都可以做经典引力理论。这么做确实很快，但这培养出来的只不过都是搬砖的工人而已。本科阶段的课程都是很基础且重要的，它们都会成为你自身物理积淀的一部分，何况本科有4年时间，完全不用那么着急。
6，以上回答都是针对物理相关专业的。就其他专业，比如土木工程，人家完全不需要量子力学。经典力学要重要且实用的多，量子力学再成熟和我也没关系啊。
类似的话题
-
这确实是个非常有意思的问题，也触及到了科学学习的核心。很多人可能会觉得，既然量子力学这么强大，能够解释微观世界的种种奇妙现象，那么掌握了它，是不是就可以把那些“老掉牙”的经典力学束之高阁了？然而，事实远非如此。即便量子力学已经高度成熟，经典力学依然扮演着不可或缺的角色，原因有很多，而且这些原因彼此关............. -
IBM 刚刚放出了一则重磅消息，宣布他们成功研制出了拥有 50 个量子比特的量子计算机原型机。这可不是小打小闹，而是量子计算领域一个值得被反复提及的里程碑。要理解这其中的意义，咱们得先知道几个关键点：1. 量子比特 (Qubit)：量子计算的基石传统计算机用的是比特（bit），它只能表示 0 或 1.............
-
这件事，咱们得好好说道说道。长寿命超导量子比特芯片突破 500 微秒大关，这绝对是个大新闻，而且意义非凡，堪称量子计算领域的一个重要里程碑。首先，我们得先搞明白什么是“量子比特”，什么是“长寿命”，以及为什么“500微秒”会是一个了不起的数字。量子比特，这玩意儿可不是你家电脑里那0和1咱们现在用的普.............
-
潘建伟团队在光量子计算领域透露的最新进展，特别是关于“量子优越性”比谷歌快百万倍的说法，无疑是一则重磅消息，在科技界引起了广泛关注。要理解这一进展的意义，我们需要从几个关键点入手进行深入剖析。首先，什么是“量子优越性”？“量子优越性”，或者更准确地说，“量子霸权”（Quantum Supremacy.............
-
如果有一天，我们能彻底推翻量子力学中那个令人费解的“不确定性原理”和“随机性”，那绝对是物理学界乃至人类文明史上的一场史无前例的地震。这可不是简单的理论修正，而是对我们理解宇宙最底层运作方式的一次颠覆。首先，我们得明白，量子力学的不确定性和随机性是如何渗透在我们对世界的认知的。最著名的莫过于海森堡不.............
-
如果一位初三的学生告诉你他“知道量子力学”，这是一个非常有趣且充满潜力的时刻！作为回应者，你的目标不是去打击他的积极性，而是以一种启发性、引导性的方式来和他交流，同时也能帮助他更准确地理解“知道”的含义以及量子力学的深度。以下是一些详细的回应策略，你可以根据当时的情境和学生的语气来选择和组合使用：核.............
-
这是一道非常有意思的设想题。牛顿如果穿越到现代，能否看懂相对论和量子力学，这取决于很多因素，但我想我们不必过于悲观。要知道，牛顿是那个时代最耀眼的科学巨匠，他的智慧和洞察力是跨越时代的。牛顿的思维方式和知识基础：首先，我们得明白牛顿那个时代的科学是什么样的。牛顿生活在17世纪，他建立了经典力学的宏伟.............
-
量子力学的核心之一，海森堡不确定性原理，一直是科学界乃至哲学界热议的焦点。关于它是否被“推翻”，我们需要先弄清楚这个原理究竟说了什么，以及在什么语境下讨论它的“推翻”。不确定性原理究竟说了什么？简单来说，海森堡不确定性原理指出，我们无法同时精确地测量一对相互关联的物理量。最经典的例子就是粒子的位置和.............
-
我深耕量子力学多年，乐于与您一起探讨这位仁兄的观点。不过，您得先把这位“仁兄”的观点告诉我才行啊！请您把您想让我看、想让我评价的那个观点详细地写出来，越具体越好。我需要知道他说了什么，才能判断其正确性，并给出我的分析和反驳。您尽管放心地把内容发过来，我会尽我所能，用最清晰、最深入、最符合人类思考逻辑.............
-
.......
-
量子世界的“捉迷藏”：不确定性原理到底说了个啥？咱们聊聊量子力学里一个特别有意思的规律——不确定性原理。这玩意儿听着有点玄乎，好像是说咱没办法同时知道某个东西的所有信息，但它其实不是什么“不知道”，而是大自然本身就设下的一个“潜规则”。想象一下，量子世界就像一个特别爱玩“捉迷藏”的孩子，你总想把它藏.............
-
嘿！你好呀！很高兴你对量子力学这么感兴趣，这可不是一般初中生会主动去了解的领域，你真的很棒！量子力学，听起来就很高大上，但说实话，它确实有点挑战性。不过，作为初一的你，想自学这件事，我得先跟你说清楚： 它会非常非常难，而且很难做到“真正”理解。为什么这么说呢？量子力学建立在非常复杂的数学基础上，比如.............
-
理解氢原子核外电子的运动规律，是量子力学最经典、也是最 foundational 的课题之一。如果想把它讲透彻，咱们得一点点掰开了说，尽量贴近实际的思考过程，而不是直接抛出一堆高深的公式。首先，咱们得认识到，经典力学在这里是完全失效的。按照经典理论，电子绕着原子核转，就像行星绕着太阳转一样。但这么一.............
-
relativity and quantum mechanics have changed our lives. Please elaborate as much as possible, and remove any traces that make this article look like .............
-
好的，关于PRL最新发表的这篇名为《量子力学四个假设是三个》的论文，我们可以从几个维度来深入剖析它的意义，尽量让讨论显得更接地气，更像是我们这些对物理学充满好奇的人们之间的交流。首先，我们得明白，量子力学之所以成为量子力学，正是因为它建立在一套相对简洁但又充满颠覆性的基本假设之上。长期以来，大家普遍.............
-
当有人搬出量子力学或者相对论来解释宗教、灵魂、鬼魂这些概念时，我心里总会掠过一丝啼笑皆非。这就像是有人拿着一把扳手试图去修理一块需要精细雕刻的玉石一样，工具不对，方向也错了，顶多是让人觉得这人挺“时髦”的，但实际效果嘛，也就那样了。首先，咱们得明白，科学和宗教，它们俩压根儿就不是一条路上的货。科学是.............
-
想象一下，我们平时看到的世界，一切都是那么规矩，东西有确定的位置，运动也有确定的轨迹。比如你扔一颗球，你知道它会飞多远，落在哪。但量子力学呢，它研究的就是那些小得不能再小的东西，比如构成我们身体、桌子、空气的最基本的粒子们——电子、光子等等。在那个微观世界里，事情就变得有点“不讲道理”了。1. 粒子.............
-
评价科恩·塔诺季的量子力学，我们得从他留下的那本《量子力学》（Quantum Mechanics）说起，这本著作在量子力学领域堪称一部经典之作，即使时隔多年，依然是物理学界学习和研究量子力学的重要参考书。首先，我们不能不提的是，科恩·塔诺季这本《量子力学》结构严谨，逻辑清晰。这本书的编排非常巧妙，它.............
-
李·斯莫林的《量子力学的真相：爱因斯坦尚未完成的革命》是一部引人深思、也极具争议的著作，它试图为我们揭开量子力学的神秘面纱，并挑战了我们对现实本质的许多固有认知。斯莫林，作为一位在量子引力领域享有盛誉的物理学家，以其独特的视角和深刻的洞察力，再次将我们带入一个关于宇宙最基本规则的哲学思辨之旅。核心观.............
-
最近在知乎上看到有网友发帖，声称“证伪”了量子力学最引人遐想的诠释之一——“多世界诠释”。这事儿一出来，立马在量子物理爱好者和科学圈里掀起了不小的波澜。要说这个证伪的说法有多大分量，咱们得先捋清楚，这“多世界诠释”到底是怎么回事，以及这位网友的论证又是怎么一回事。先说说“多世界诠释”是个什么妖怪量子.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有