這裡其實就要牽扯到科學上的兩個「流派」了。即「還原論」與「演生論」（或謂「湧現論」、「層展論」）。

所謂「還原論」，就如題目所問的一樣，認為所有宏觀尺度的特性，都能利用區域性、粒子層面的規律解釋。在近代物理學史上，「還原主義」的研究方法，一直都能取得非常重大的突破，從分子論，到原子論，以及凝聚態物理中，大量的經典模型，例如解釋物質比熱（單位物質溫度升高一度所需要的能量）模型，都是從最基本的尺度出發，建立整個模型。這些都是非常成功的嘗試——他們從亞奈米尺度的規律，可以直接得到宏觀尺度的現象，相差超過10個數量級（即10^10 = 10000000000），依舊展現了驚人的精確程度。

然而在另一些問題上，卻遇到了阻力。比如在理解物質磁性的時候，提出的「Ising模型」，這個模型關注區域性相鄰磁子的相互作用，然而要從這裡得到宏觀層面的行為（相變、自發磁化，等），卻非常困難。

著名物理學家Anderson在1972年發表了一篇論文，叫《More is Different》（多者異也）（Science 04 Aug 1972, Vol. 177, Issue 4047, pp. 393-396, DOI: 10.1126/science.177.4047.393）即旨在闡明「演生論」的思想，即大量有相互作用的物質放在一起，在宏觀上會產生出與區域性迥然不同的行為。而宏觀行為又在一定程度上，很難從微觀規律上看出來，這稱為「計算不可約化」，即要得到（模擬、推導）宏觀尺度的結構，必須至少經過一定量的計算，才可以得到。

回到題目上，「物理」到「化學」、「物理」到「生物」，其實正是遇到了這樣的問題。大量的相互作用，在宏觀上展現出了極為豐富的行為，然而若有人想從微觀規則上去解釋，則難上加難。

後面給出一個有趣的例子：

上面的兩個圖，展現了兩種規則，即之前三個方格的顏色如上，那麼後面方格的顏色則如下。比較兩個規則，可以發現其只有倒數第二個地方不一樣。然而決不能因此就認為他們的整體行為一樣：

可以明顯的看到，他們的整體行為非常不同。上面的模型被稱為「元胞自動機」（Cellular Automata），可以很好地展現「演生論」的思想。

請不要侮辱物理學。

化學的研究已經到頭了

物理學還有很多無法解釋的現象，期待新理論的發現和證實

物理學能不能解釋所有化學現象，和物理學現在可不可以解釋所有化學現象是兩個不同的問題。現在物理學還不可以解釋所有化學現象，所以化學作為經驗科學有其長期存在的理由。

物理學能解釋所有的化學現象，因為物理規律包含了所有的化學現象。

現在物理學之所以不可以解釋所有化學是因為物理學還有一大塊問題沒有解決（注意是物理學的問題而不是化學的問題，也是物理學家在試圖解決）。這個問題就是多體問題或強關聯問題。從牛頓力學，相對論，量子力學，物理學家只會處理單體問題或者是可以近似為一單體問題的問題。比如：處理地球和太陽問題時，月亮是可以忽略的。處理月亮和地球問題時，太陽是可以忽略的。如果引力不是現在的引力，而是必須要求三者必須同時考慮的，我們對星球系統的瞭解將非常有限。至今人類沒有解開過一個三體問題！

安德生的《More is different》說的就是物理學需要一個解決多體問題的辦法，而決不是有人認為的超出物理學的學問。

換句話說，現在物理學不可以解釋的絕大部分化學是符合現在物理學規律，人類只是沒有足夠強大的＂計算機＂來計算三體或多體問題。

要不怎麼說安德森那篇Science是傳世經典呢。

物理帝國主義是要不得的啊。

每到一個尺度自有每一個尺度的樂趣。

我們能還原，但我們並不能構建。

還原論vs構建論

這種思維的主要錯誤在於，還原論假設絕沒有蘊含“建構論”（constructionist）假設：將萬物還原為簡單基本定律的能力，並不蘊含從這些定律出發重建整個宇宙的能力。事實上，基本粒子物理學家關於基本定律的性質告知我們的越多，它們對於我們理解科學其餘領域中的真正問題越不相關，對於解決社會問題就更不相關了。

一旦面對尺度和複雜性的雙重困難，建構論假設自然會站不住腳。大型和複雜的基本粒子集合體的行為，並不能按照少數基本粒子性質的簡單外推來理解。事實上，在複雜性的每一個層次，都會有嶄新的性質出現；在我看來，為理解這些新行為所進行的研究，本質上是同樣基礎性的。

......

在每一個層級上，新的定律、概念和原理都是必不可少的，其所需要的想象力與創造力絲毫不亞於前一個層級。心理學不是應用生物學，生物學也不是應用化學。

這是個經常被問起的問題。你會發現，許多人回答可以，——他們指的是“原則上可以”。同時也有許多人回答不可以，——他們指的是“在實踐中不可以”，至少目前還不行。

化學和物理的區分，在這兩門學科發展的早期，是非常明顯的。化學家是那些煉丹術士，那些用瓶瓶罐罐做實驗的人，製造出五顏六色的奇妙物質，也許不時地產生一場爆炸。而物理學家是那些研究小球下落、天體執行、彈簧拉伸等等現象的人，不一定要做實驗，數學倒是少不了的，常常寫出一大堆（在當時人看來）看不懂的公式，對實驗做出定量預測。相比之下，早期的化學主要是定性研究，什麼物質加什麼物質能夠生成什麼物質，對數學的應用基本限於加減乘除，遠遠少於物理。

然而隨著化學研究的深入，人們發現物質是由分子組成的，分子又是由原子組成的，那麼基本的問題就是：原子為什麼會結合在一起？人們把這種作用稱為“化學鍵”，但這只是個名稱而已，對於化學鍵的本質，幾乎還是一無所知。雖然有路易斯等人用電子配對（這是個天才的思想，事後看來是正確的，只是太簡略，無法做出定量的預測）的概念來解釋“共價鍵”，但這仍然只是定性描述而已。電子為什麼會配對？或者說，兩個原子的電子配對之後，有什麼好處？根本說不清楚。

到了1926年，突然有了一個爆炸性的成果：海森堡提出了一套“量子力學”的理論，可以對微觀體系進行定量描述了。很快，薛定諤又把量子力學理論寫成了微分方程的形式，這是大多數科學家熟悉的形式，比海森堡用的矩陣形式用起來方便得多。

很自然，化學家立刻開始嘗試用量子力學解釋化學問題。1927年，海特勒和倫敦第一次用薛定諤方程計算了氫氣分子的能量曲線，得到了跟實驗相符的結果。這被視為“量子化學”的誕生。

氫分子形成示意圖

現在量子化學已經成了一個很大的領域，有非常多的研究者。也就是說，有許多化學家只是用計算機做計算，他們是不做實驗的！這跟你腦海中那種穿著白大褂、戴著白手套的化學家形象，是不是相差很遠？

量子化學的基本原則，就是用量子力學可以完全解釋一切有關原子分子的現象，這當然包括化學。因此，在原則上，全部的化學都可以歸結為物理學。

但是，量子化學的方程是相當複雜的。隨著體系規模的增大，量子化學的計算量會急劇增長。因此，現在大量的實際問題還在量子化學的處理能力之外。所以，那些說“不可以”的人，也有充分的理由。連化學問題都算不出來，生物問題更加複雜，自然就更加算不出來了。

無論如何，像化學和物理這樣關係密切的一級學科，實在是絕無僅有了！

我認為化學只是物理學的一個分支，物理學可以解釋所有的化學現象。

物理學可以解釋生物機制，除了為什麼人有意識之外，因為生命現象就是一個持續不斷的化學反應，如果中斷了，生命就死了，但是為什麼人有意識，現在還解釋不了。

生物機制雖然複雜些，現在有些還弄不太明白，但是肯定都跑不出化學反應範疇。

現在基本解釋化學的是量子化學。順便再一次建議想學量子力學的朋友，請先學量子化學，再學量子力學，以免掉進空對空坑。