物理學四大神獸

物理學四大神獸物理學四大神獸目錄物理學四大神獸物理學上有四大神獸麥克斯韋妖——熱力學第二定律芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸芝諾的烏龜——微積分薛定諤的貓——量子力學拉普拉斯獸明察大道推演萬物拉普拉斯獸——經(jīng)典力學這四大神獸各有神通麥克斯韋妖操控萬物逆轉(zhuǎn)陰陽物理學四大神獸薛定諤的貓能制造宇宙超越生死#01芝諾的烏龜芝諾的烏龜是一個神奇的悖論一個人和烏龜賽跑，但是這個人卻永遠追不上烏龜物理學四大神獸善于跑步的神阿基里斯速度是每秒10米，烏龜?shù)乃俣仁敲棵?米，阿基里斯的速度是烏龜?shù)?0倍，但是烏龜先跑出了100米后，阿基里斯才開始追趕，10秒后阿基里斯跑出了100米，烏龜跑出了10米，他們之間距離10米，又過了1秒，阿基里斯跑出了10米，烏龜跑出了1米在1秒后，阿基里斯就可以追上烏龜?shù)侵ブZ卻提出了這樣一個觀點：如果時間可以無限分割，那么烏龜就會制造無限個起點，那么阿基里斯永遠無法追上烏龜這個觀點當然是錯誤的物理學四大神獸法國物理學家拉普拉斯，是號稱："將上帝趕出宇宙"的人，他提出的拉普拉斯方程被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域這讓大英雄阿喀琉斯終于在物理帝國的競技場里，追上芝諾之龜#02拉普拉斯獸此外，他還是經(jīng)典力學的堅定擁護者，也是決定論的支持者在很早之前，人們一直認為世界是由神創(chuàng)造，由神管理，但是從科學開始興起之后，越來越多的人開始質(zhì)疑神明的存在整整兩千年后，數(shù)學巨匠萊布尼茨與科學巨匠牛頓隔空修煉"微積分"，用微積分中的"極限"法門攻破了時空連續(xù)性然而人類對這只千年老烏龜依然耿耿于懷，從哲學到前沿物理學，人們還常常拿它吵架起源發(fā)展物理學四大神獸他認為在宇宙中存在一個惡魔，被稱為"拉普拉斯妖"，這個惡魔知道宇宙中每個原子的位置和動量，并且百分百正確物理學四大神獸如果這個惡魔真的存在，那么他就可以把整個宇宙從誕生到滅亡的過程展開，知道一切事情，包括過去和未來拉普拉斯的基本理論是：了解物質(zhì)前一刻的運動狀態(tài)，就可以推出下一刻的運動狀態(tài)，把整個宇宙的每一個粒子的運動狀態(tài)確定以后，就可以推出下一刻的運動狀態(tài)這是一個基于經(jīng)典力學的設(shè)想簡單來說，拉普拉斯認為，如果可以知道宇宙中的一切，就可以推導出宇宙的過去和未來，這種觀點也被稱為"決定論"但是隨著量子力學的出現(xiàn)，科學家發(fā)現(xiàn)宇宙的本質(zhì)很可能是"不確定性"，僅僅是量子物理中的不確定性就可以將"拉普拉斯獸"的設(shè)想徹底粉碎物理學四大神獸因為，由宇宙最大熵、光速、以及將信息傳送通過一個普朗克長度所需要的時間計算得來，拉普拉斯獸的算力上限已被證實約為10120比特，如此以來，那驚人的算力也不可能在物理帝國存在#03麥克斯韋妖麥克斯韋妖是科學家詹姆斯·麥克斯韋提出的一種反對"熱力學第二定律"的概念，是一種只存在于假想中的"妖"物理學四大神獸134熱力學第二定律——"熵增定律"在一個封閉系統(tǒng)內(nèi)，"熵"代表了混亂程度的總值，熵越大整個系統(tǒng)中的混亂程度就越高例如煤炭的燃燒過程就是一個熵增的過程，從有序的固體轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃亢蜌怏w，從整體來看質(zhì)能仍然守恒，但是卻要更加的混亂麥克斯韋妖正是為了違反熵增定律而存在的2物理學四大神獸當時麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機制但他無法清晰地說明這種機制物理學四大神獸他只能詼諧地假定一種"妖"，能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機熱運動的微粒分配到一定的相格里麥克斯韋妖是耗散結(jié)構(gòu)的一個雛形可以簡單的這樣描述，一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由"妖"控制的一扇小"門"，容器中的空氣分子作無規(guī)則熱運動時會向門上撞擊，"門"可以選擇性的將速度較快的分子放入一格，而較慢的分子放入另一格，這樣，其中的一格就會比另外一格溫度高，可以利用此溫差，驅(qū)動熱機做功這是第二類永動機的一個范例物理學四大神獸不過"麥克斯韋妖"的構(gòu)想只是麥克斯韋先生為了說明違反熱力學第二定律的可能性而設(shè)想的，本身就是一種站不住腳的理論，所以"麥克斯韋妖"在誕生后不就就宣布死亡了#04薛定諤的貓物理學四大神獸這應(yīng)該是現(xiàn)代科學里僅存的"神獸"了，薛定諤的這只貓折磨了人們快一個世紀之久，還是沒有一個令人信服的解釋奧地利物理學家薛定諤提出過一個著名的思想實驗——"薛定諤的貓"該實驗簡單地說：一只關(guān)在箱子里的貓，箱子里有一瓶毒藥，毒藥有50%概率被釋放，概率取決于量子隨機，那么請問，我們不打開箱子時，這只貓是死？還是活？薛定諤認為，一個隨機事件呈現(xiàn)出什么樣的形態(tài)是有觀測者對這個隨機事件進行觀測的瞬間決定的物理學四大神獸薛定諤奠定了量子物理的基礎(chǔ)，"薛定諤的貓"也被視為量子物理的最終Boss繼薛定諤之后，許許多多的科學家踏上了尋找"薛定諤