长久以来对于化学总是有一个理论疑惑

aabceedop

研究某个实际的化学反应时，在理论层面总是研究对应分子的相互作用。但是为什么默认微观层面的分子相互作用在理论上与宏观的物质变化等价？中间明明缺这样一个联系微观与宏观化学意义的桥梁，但是大家都不约而同地忽略了，不管是中学到大学时期学的经典机理还是现在的计算化学的理论都没有提到这一点让我感到很奇怪。
研究一个现实中的物理运动，建立的理论模型通过框定系统、将物体设为质点等等简化计算的手段来达成，但是无论如何操作，理论中的模型和现实的运动的尺度是一致的，模型的建立不会改变研究的尺度，这是十分合乎逻辑的。但化学不是这样，研究宏观变化时总是对应微观的模型而没有额外联系，从一分子到1mol中间就差了10^23个数量级。即使对于宏观的物理体系要研究分子层面的相互作用，也有先建立宏观模型，再建立微观模型，最后用统计力学将两者尺度相匹配地联系起来的这么一个过程，而思考化学体系时就不存在这样一种逻辑形式。
比如说为了研究某反应做了1000个分子的动力学模拟，尽管对于一般的研究目的来说这个数量已经很多了，但这在理论上完全不能表明在10^23尺度上仍具有相同的结果。尽管物理化学中的热统可以解释一些微观和宏观之间的联系，但这种联系的化学意义还是太贫乏了，只能在极其有限的条件下算一些速率常数之类的。
当然，我知道化学就是研究原子/分子之间相互作用的学科，我也知道理论只是工具，它是服务于实践的。我想要问的其实就是现在有没有这样一个相对完备的理论化学体系，使得我上面的问题通过该体系可以被完美地解答？

睡觉不打鼾

除了一个超脱世界之外、全知全能的上帝，不然不可能实现你所谓的“完备”的理论体系。化学没有，物理也没有，数学也没有。否定了规律性，世界什么也不剩下。这时候你需要好好理解马哲里的“事物具有普遍联系”和“主要矛盾和主要方面”的观点。

nuonuo123456

睡觉不打鼾 发表于 2026-5-11 21:48
除了一个超脱世界之外、全知全能的上帝，不然不可能实现你所谓的“完备”的理论体系。化学没有，物理也没有 ...

而且要考虑现实条件，对于很好的服务器上的上千原子DFT计算，基本上上千原子已经到顶了，哪怕是分子力场，对于10的23次方也差无数个数量级，以现有的以及可预见的未来的计算能力来说，就不可能实现。要考虑现实因素。

aabceedop

睡觉不打鼾 发表于 2026-5-11 21:48
除了一个超脱世界之外、全知全能的上帝，不然不可能实现你所谓的“完备”的理论体系。化学没有，物理也没有 ...

只是想知道一个符合要求的比较完备的体系而已，没有那么极端......

Graphite

1. 没有，甚至很难回答是真的没有还是不确定有没有。
2. 化学是实验科学（不管是实验室实验还是计算机上的试验），先有经验后有理论，不存在超越于经验的理论。
3. 因为实验上还没有对原子/分子-纳米结构-介观结构-宏观结构的深刻认识，所以没有统一（或者至少能协调）这些世界的宏大哲理。
4. 如果有这样的宏大哲理，它在诞生初期也会看起来像是抽象废话，并且这个初期可能是几十年或几百年。
5. 比如数学上的范畴论或者“结构决定性质”、“系综平均等于时间平均”之类的话。
6. 早些时候（大概300年前）的一种的“一般废话”图论在计算机时代才发光发热。
7. 我们现在可能生活在中世纪。

student0618

几年前读过一篇很哲学的、 RSC 某期刊的 perspective，论何谓化学的theory。

作者认为 “所有理论的最终解是 Schrödinger equation 的 exact solution”

不过这至少目前无法验证的。

Minnong-121

等计算机的算力可以直接从各种场理论开始计算，然后直接算到化学键尺度，你的疑惑就解开了

睡觉不打鼾

aabceedop 发表于 2026-5-11 21:55
只是想知道一个符合要求的比较完备的体系而已，没有那么极端......

什么是“比较完备”？或者说任何时候都可以说是“比较完备”，因为历史总是发展的，今天的比昨天的更“完备”。

但是谁也说不准理论能解决一切问题，这已经变成一个哲学问题了。做科学秉持的不应该是不可知论。

即使是“很完备”的经典物理的理论，用到实际中还有各种修正方程、校正因子呢，这算是完备还是不完备呢？

Gwofan

我觉得对于这种的可能会突出统计学一定的意义了

aabceedop

睡觉不打鼾 发表于 2026-5-12 09:50
什么是“比较完备”？或者说任何时候都可以说是“比较完备”，因为历史总是发展的，今天的比昨天的更“完 ...

我想说的重点不是完备，而是解决我发帖中提到这样一个尺度问题的理论框架，我不清楚现在有没有。
我也没有想要一个绝对完备的理论体系之类的，这种东西本来就是不存在的

exity

谁写过一篇论文，more is different来着？

Diotima

很难，我现在在看这个方向，只能说不同理论中间其实是有一点割裂的。想把真实世界的数字孪生搞出来，任重道远。

睡觉不打鼾

aabceedop 发表于 2026-5-12 14:38
我想说的重点不是完备，而是解决我发帖中提到这样一个尺度问题的理论框架，我不清楚现在有没有。
我也没 ...

那就是周期性咯，1 mol的分子，它们在某一时刻都所有运动，都可以通过研究一个分子的不同运动状态进行描述。

或者说得通俗一点，一本英文书中的所有字母都是由26个字母拼起来的，在整本书的尺度来说每个都不一样，但是只要你认识26个字母，你就认识这本书了（当然这里不代表你认识每个词）。

再换个说法，你想要将微观和宏观统一起来，就只能靠数学工具了，因为微观条件下没有一个“镊子”、“小刀”可以像在宏观条件下把原子、分子“切开”

aabceedop

Diotima 发表于 2026-5-12 22:32
很难，我现在在看这个方向，只能说不同理论中间其实是有一点割裂的。想把真实世界的数字孪生搞出来，任重道 ...

有什么推荐的综述吗

Diotima

aabceedop 发表于 2026-5-13 10:38
有什么推荐的综述吗

距离上次看综述已经很久了……你可以搜一搜ICME相关的这类工作。这个叫法还是很杂的