動物也能在物理學界叱吒風雲?這些被科學家們所提出的神獸究竟是什麼呢?事實上,它們都是科學家們在物理學的長河中探索出來的假想理論或實驗,他們分別是薛丁格的貓、拉普拉斯獸、芝諾的烏龜和麥克斯韋妖。現在,我將滿足你們的好奇心,一一向你們展現物理學神獸們的魅力!
薛丁格的的貓
薛丁格的貓是由奧地利著名科學家艾爾文薛丁格在1935年提出的一個思想實驗。其內容是假象將一隻貓放在一個裝有少量氰化物和鐳的密閉容器中,在一個小時內,鐳有百50%的機率發生衰變,若發生衰變就會觸發機關將氰化物釋放出來,貓就會被殺死,反之,貓就會存活。他認為,從實驗開始的一個小時後,容器被打開前,我們是不知道貓是死是活的,只有打開之後才能知道貓的狀態,在這種情況下,這隻貓就處於一種「生死」疊加態。
薛丁格的這個設想,是利用宏觀的「貓」來闡述微觀量子疊加態的不確定性。該設想在當時乃至現在都是一個熱點爭議對象。
拉普拉斯獸
拉普拉斯獸是由法國數學家皮埃爾-西蒙.拉普拉斯在1814年提出的一個科學設想。他設想有一個「惡魔」能知道宇宙中每個微觀粒子的位置和動量,甚至能推算出每個微觀粒子之前和下一步的動向,也就是說,有了這個充滿智慧的「惡魔」,我們就能預知未來、了解過去。
「我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。如果一個智者能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置,假如他也能夠對這些數據進行分析,那宇宙裡最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。對於這智者來說沒有事物會是含糊的,而未來只會像過去般出現在他面前。」 —拉普拉斯
芝諾的烏龜
芝諾的烏龜又稱阿基裡斯悖論,是由古希臘數學家芝諾(Zeno of Elea)提出的一種悖論。有一位善於奔跑的英雄名為阿基裡斯,若
拿一隻烏龜與他賽跑會怎樣?假定烏龜的速度為1m/s,阿基裡斯的速度為10m/s,將烏龜放在阿基裡斯前100米,兩者同時起跑。在現實情況中,大家都知道阿基裡斯是必定會追上烏龜。但在此悖論中,阿基裡斯達到烏龜的起點時,烏龜也往前跑了10m,將烏龜走的這個10m設為第二個起點,在阿基裡斯到達烏龜第二個起點時,烏龜又先前跑了1m,此時又產生了一個新起點,以此類推下去,阿基裡斯是永遠追不上烏龜的。
麥克斯韋妖
麥克斯韋妖是由英國物理學家詹姆斯·麥克斯於1871年提出的一個假象。這個妖怪是為了說明有違反物理學第二定律的可能而存在的。它能監測並控制單個分子的運動,在熱力學第二定律中說明了熵(某些物質系統狀態的一種量度)是不會減少的,世間萬物都遵循著熵增定律,而麥克斯韋妖可以違背這個定律,利用這個特性就可以得到麥克斯韋永動機。當然,根據現在大家都認可的熱力學第二定律是不可能會有永動機的。
人類的求知慾是無法滿足的,每個神獸的背後肩負著的不僅僅是科學家們提出的思想理論,更承載著人類對物理學無盡的探索熱情。相信在不久的將來人類真的能完全掌握世間上所有的物理規律,那時人類對物理的研究又會轉向何處呢?希望大家開動想像力,在評論區寫下你對物理學未來的看法吧。