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综述中国古代神话当中有著名的四大神兽 , 也就是青龙白虎 , 朱雀玄武 , 它们所代表的不仅仅是强大的自然力量 , 往往还带着一些玄之又玄的神秘规则 。 而在神学之外 , 还有一样非常讲究规则的学问 , 那就是科学 。
以物理学为例 , 在它所经历的一系列发展当中 , 我们看到了层出不穷的奇妙理论 , 而据说这个学科也有它们自己的四大神兽 , 除了大家比较熟悉的薛定谔的猫之外 , 另外三大神兽是哪些呢?
薛定谔的猫薛定谔的猫来自物理学家薛定谔所设想的一个思想实验 , 直观上看来 , 这个实验其实非常简单 , 实验者会把一只猫关在一个密封起来的容器当中 , 而这个容器当中放有非常危险的有毒物质 , 薛定谔本人当时用的是氯化氢加上一种放射性物质镭 。
镭本身并不直接对这只猫造成伤害 , 它的危险性在于它随时可能发生衰变 , 一旦衰变开始 , 就会触发薛定谔设计的装置机关 , 氰化物就会从某个瓶子当中被释放出来 , 这只猫也就活不成了
这个实验的关键就在于镭的衰变反应会不会发生 , 它直接对应的结果就是猫是生还是死 。
从量子力学的理论出发 , 我们可以认为衰变和不衰变是两种同等概率的事件 , 所以在某种程度上 , 它们是共同存在的两种状况 , 有着同样的客观性 , 也就是说这只猫的生命状态也有两种 , 要么就是死 , 要么就是生 。
但对于实验人员来说 , 在打开这个容器之前 , 到底结果是哪一种是并不清楚的 , 面对密封的容器我们应该如何描述这只猫的状态呢?
既死又活可能是最合适的说法了 , 从物理学的角度来说 , 这个实验想要谈论的问题就是如何站在宏观的视角上来看待微观上的量子变化 , 我们在宏观尺度上所进行的观测到底如何与微观这个维度联系起来 , 确实是量子物理学必须要面对的问题 。
拉普拉斯妖第二大神兽我们听得不多 , 它的名字叫作拉普拉斯妖 , 提出者是一位名叫拉普拉斯的科学家 , 从这个神兽的名字上我们也能看出 , 它是一个比较抽象的形象 , 拉普拉斯想要用它来解决的问题其实并不具体 , 如果非要说 , 就是假定它其实知道所有物质运动的轨迹和这个过程中所发生的能量变化 。
甚至如果再把范围扩大一些 , 这个妖怪在某种程度上扮演的就是上帝的角色 , 整个世界从源起到结局 , 每一个环节它都清清楚楚 。
【物理学上的四大神兽,除了薛定谔的猫,你知道剩下的是什么吗?】
借用拉普拉斯妖的设定 , 我们就能在一种确定性的图景当中来推导和认知整个宇宙 , 从本质上讲 , 这个神兽提供的就是一个人类研究者角色的映射对象 。
有了它 , 我们就能免于骄傲自大的指责 , 更大胆地构想宇宙模型和各种理论 , 当然 , 随着现代物理学的不断发展 , 拉普拉斯妖的设定也被证明并不具有实用性 。
至少在量子力学出现之后 , 宇宙结构的单一性就已经被否定了 , 我们所面对的世界是一个处在不断变动当中的不确定时空 , 即便有上帝的存在 , 它也无法在这一秒给出我们关于下一秒世界形态的答案 。
麦克斯韦妖第三大神兽的名字里面也有一个妖字 , 所以跟拉普拉斯妖一样 , 它也是一个承载着某种设定的角色 , 是由物理学家詹姆斯·麦克斯韦提出 , 为了补充说明一个实验模型所设计的 , 所以也就以他的名字命名为麦克斯韦妖 。
这个实验的目的很简单 , 就是为了证明热分子能够通过内部的选择性运动来产生能量 , 如果可以控制这些分子在一个特定的系统当中 , 重复实现从高温流向低温的运动 , 那么理论上我们就能用这个系统无限功能 , 也就把所谓的永动机变成了现实 。
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