21、常温常压下的量子效应（2/2）

科学的逻辑21、常温常压下的量子效应：准备有声小说在线收听

第八个是物质磁性。由于原子核的磁矩一般较电子小的多，因此物质磁性主要起源于原子中电子的轨道及自旋运动。当原子或分子轨道上有未配对的电子时，原子或分子就有未被抵消的磁矩，从而产生顺磁性。当原子或分子受外磁场作用时，电子的轨道运动会存在进动，产生一个与外磁场方向相反的磁场，导致物质具有抗磁性。铁磁性起源于铁磁物质内部存在正的较大的交换能，导致相邻的原子磁矩取向平行，原子磁矩的整齐平行排列构成磁畴，导致即使外加很弱的磁场也会导致强烈的磁化。

第九个是共价化合物。由于原子组成共价化合物时，最外层电子的电子云发生重叠，重叠区域的电子由于无法区分属于哪个原子，导致存在一个交换能。当电子自旋平行时，交换能为正，原子间表现为斥力，当自旋反平行时，交换能为负，原子间表现为引力，从而形成共价键。

第十个是放射性元素的衰变。放射性元素都存在半衰期，如果是经典现象，在确定的外部条件下应该是要么衰变，要么不衰变。而放射性原子则不同，即使外部条件完全确定，也不能确定该原子是否衰变，因为它的机理是波函数的统计解释。放射性原子可以处在衰变和不衰变的叠加态，当与一只猫纠缠在一起时，还可以让猫半死不活。

第十一个是激光。激光中的光子无法单独区分出来，它们处在同一个量子态中，具有很好的相干性，因此激光是做量子光学实验最好的实验对象。激光不仅可以应用于光纤通讯，还可用于量子通讯和量子计算领域。

第十二个是室温量子霍尔效应。2007年，英国曼彻斯特大学的安德烈.海姆和诺沃肖洛夫在45T的强磁场中观察到石墨烯的室温量子霍尔效应。但是由于需要强磁场环境，制造强磁场需要超导磁铁，不仅磁铁大而笨重，而且维持超导现象也需要大型冷却设备，因此并不划算。不过反常量子霍尔效应不需要外加强磁场，如果能够在室温下实现，将会获得广泛的应用。

第十三个是钻石。对于通用量子计算机，需要通过量子比特来构造量子逻辑门，但是由于量子比特非常脆弱，很容易退相干，一般都需要极低的温度来保证相干性。而钻石是一种完美的绝缘体，其能带间隙很宽，可以利用钻石中的氮空位中心（又叫NV中心）的电子和核自旋，构造可以在室温下工作的量子比特。或许在不久的将来，我们可以拥有一台钻石核心的量子计算机。顺便多说一句，即使是天然钻石也并没有想象中那样稀缺，而且应用石墨等材料人工制造钻石可以大幅度的降低钻石的成本。

当然，或许还有其它许多室温量子效应未被提及或发现，或许生命的大脑也具有量子效应，但这样的论断显然需要严格的证据。另外，还有一个看似普通的室温量子效应：被隔板隔开的棕色二氧化氮和无色一氧化氮，抽掉隔板，气体混合变成浅棕色，而如果两边都是棕色二氧化氮，抽掉隔板，则什么都没有发生。有人说，这有什么呀，再普通不过的现象了，可就是这样一个简单的现象却让历史上拥有牛顿思维的经典物理学家们百思不得其解。