叱吒物理學界的貓是何物?原來物理學裡也有4大神獸

2021-01-08 小萬說科技

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。

相關焦點

  • 物理學上的四大神獸,除了薛丁格的貓,你知道其他三大神獸嗎?
    物理學可以說是人類科學的重要組成部分了,對物理學的追溯可以到幾千年前。從最早的阿基米德定律到牛頓的萬有引力定律,然後到愛因斯坦的相對論,最後到玻爾等人的量子力學,人類的物理學經過了幾千年的發現與發展。物理學界也湧現出了一大批的天才物理學家,他們也提出了很多顛覆性的開創性理論。
  • 科學界4大神獸聚集:麥克斯韋妖是什麼?通俗易懂的物理學!
    今天小編就來和大家詳細的聊聊物理學界的四大神獸,看科學家們是如何讓普通人也能聽懂高深的理論的。這四大神獸分別是:芝諾的烏龜,拉普拉斯獸,麥克斯韋妖和薛丁格的貓。但是在19世紀之前,無數的頂尖科學家都沉迷在永動機的世界裡不可自拔。這個荒誕的夢想直到堅持不可逆的熱力學定律出現後才終於被徹底打破,各種想著發明各種永動機的專業科學家一夜之間全部消失了。而在1871年,人類歷史上最偉大的科學家之一麥克斯韋創造了物理學第三大神獸「麥克斯韋妖」。
  • 除了薛丁格家「又死又活」的貓,物理學「四大神獸」還有什麼?
    自初中學習物理時,相信不少人就有耳聞過物理學的「四大神獸」。就算沒辦法全部叫出來名字,起碼薛丁格的貓還是聽過的。這四隻神獸分別對應著量子力學、微積分學、經典力學、熱力學第2定律。說起來這四隻神獸還挺厲害的,像極了仙俠小說裡的人物。
  • 物理學「四大神獸」:除了薛丁格的貓,另外三個是什麼?
    不過,有些實驗在現實中很難實現,所以物理學家提出了思想實驗,包括愛因斯坦、牛頓在內的很多大物理學家都有提出過。雖然只是思想上的實驗,但它們引發人深省,並推動了物理學的發展。在這些思想實驗中,有四個的名稱與動物有關,它們被冠以物理學「四大神獸」。
  • 「薛丁格的貓」是物理學的四大神獸之一,那剩下三個又是誰?
    什麼是「薛丁格的貓」?很多人只是聽過,卻不太了解,它是奧地利的物理學家薛丁格提出來的假想實驗,用來研究量子力學。其實除了「薛丁格的貓」,還有三位著名的神獸,分別是「芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖」。我相信不少理工科的同學看到麥克斯韋這四個字就有點頭痛。
  • 物理學「四大神獸」之薛丁格的貓
    這個假想實驗設計如下:在一個箱子裡,放入少許放射性元素,一個蓋格計數器,一臺接收計數器信號的機器,一個裝滿毒氣的玻璃瓶,一把錘子,一隻可愛的貓咪。箱子關上後,處於密閉狀態。如果放射性元素發生衰變,蓋格計數器就會發出一個電信號,信號接收機接收到信號就會觸發連結錘子的機關,錘子便下落砸碎毒氣瓶子,隨即毒死那只可愛的貓咪。
  • 物理學四大神獸,有一個已經被消滅,最早出現的那個晦澀難懂
    時至今日,這一部分理論中,有的仍然是物理學領域的重點課題,有的已經被新興理論推翻,其中最著名的就是「四大神獸」了。最早出現的「神獸」是芝諾的烏龜,它所對應的理論是微積分,這個幫助人們解決了大量測算問題的理論,十分晦澀難懂,卻在學術界發揮著重要作用。
  • 物理學四大神獸之薛丁格的貓
    我是一隻貓,學名「薛丁格的貓」。我的貓生在1935年發生了翻天覆地的變化,就是薛丁格,改變了我原本普通而美好的貓生。那是1935年陽光明媚的一天,我正在院子裡曬太陽,薛丁格走過來摸了摸我的毛,輕輕地將我抱起。在我的印象裡,他是一個木訥的人,甚至為了做實驗能好幾天忘記給我吃飯。但那一瞬,我感受到了愛。
  • 物理學四大神獸:追不上的龜 活不久的獸 看不見的妖 不知死活的貓
    物理學出現過四大神獸,它們分別為芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖以及薛丁格的貓,而它們所映射的是微積分、經典力學、熱力學第二定律和量子力學等著名理論。這個神獸沒出現多久,就被打敗了。根據這個理論,假設以現在狀態的為依據,如果你現在在上學的路上(現在),發現忘帶鉛筆了(過去的因),是否回家去取(未來的果)。如果拉普拉斯獸存在,它知曉你是否回家取鉛筆。這就很荒謬,取不取鉛筆難道不取決於自己,而是由別人決定。
  • 物理學界這三大巨人之間的差距在哪
    「一牛二愛三麥」這句話,了解物理學的人都知道。不可否認,這三人是物理學界至今為止都還無人跨越的高峰。他們都提出了劃時代的重大理論,但如果非要分個先後,這個排名我覺得合情合理。而物理學史上唯一堪比此年的就是1905年的愛因斯坦奇蹟年。總之,牛頓獨自一人完善了萬有引力的物理圖景和數學公式。麥克斯韋的成就。麥克斯韋最大的成就是統一了電磁現象,發表了電磁理論,並揭示了光就是一種電磁波,並打開了理論物理學的大門。
  • 讓貓痴迷的貓薄荷究竟是何物?
    貓對一種植物愛得深沉,那就是貓薄荷。貓薄荷一旦出現,貓馬上就會興奮地靠近。那麼,貓薄荷究竟是何物?貓薄荷全株都有香氣,多作為盆栽用來觀賞,在庭院、公園中可與觀花植物搭配種植,具有一定觀賞性。為什麼貓對貓薄荷那麼痴迷呢?
  • 人類為什麼追不上物理學四大神獸之芝諾的烏龜?
    今天我們看看,物理學四大神獸之芝諾的烏龜。假設讓一個跑步世界冠軍來和一隻小烏龜賽跑,為了不欺負小烏龜,我們先讓小烏龜跑一段很小的距離。很短時間之後,我們的世界冠軍就抵達了烏龜的起點。不過到此時為止,不管烏龜爬得有多慢,它都已經向前移動了一小段的距離。它仍然在領先。更短的時間之後,世界冠軍又抵達了烏龜剛才的位置。但是這段時間,又讓烏龜向前挪動了一點。
  • 塑料行業的四大神獸:PE、PP、PVC和ABS可能會重構人類文明
    作者 | 老馬來源 | 廢塑料新觀察   物理學上有四大神獸。   芝諾的烏龜,拉普拉斯獸、麥克斯韋妖和薛丁格的貓。分別對應著微積分、經典力學、熱力學第2定律和量子力學。   塑料行業也有四大神獸。   PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯) 、PVC(聚氯乙烯 )和ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體的三元共聚物)。
  • 《山海經》裡能讓人「長生不老」的4大神獸,你知道是哪4個嗎?
    《山海經》裡能讓人「長生不老」的四大神獸,你知道是哪四個嗎?也正是因為這個原因,所以大家在看到《山海經》裡那些能夠使人長生不老的神獸時,才沒有覺得這完全就是瞎扯,而是覺得這好像就是真的。根據《山海經》的記載:白民之國在龍魚北,白身披髮。有乘黃,其狀如狐,其背上有角,乘之壽二千歲 。
  • 上古神話中4大神獸:第2個被稱吉祥物,第4個是神獸大哥大
    上古神話中4大神獸:第2個被稱吉祥物,第4個是神獸大哥大西方有部《聖經》,講述了天上各種各樣的神如何統治著世間萬物。歐洲有部《希臘神話》,好像神靈無處不在,有些人生下來就帶著神的使命。這些神獸形態各不相同,在人民心中的地位也完全一樣。有些人們巴不得常常見到,而有的就想離它遠遠的。今天我們就來說一說上古神話中4大神獸,其中第2個被稱吉祥物,第4個是神獸大哥大。第1個白澤這傢伙應該是最聰明的神獸了,它終年在崑崙山上,基本上不會下山。但是它不像七劍一樣,一下山就是什麼天下大亂了。
  • 深度解讀薛丁格的貓,這隻根本不存在貓為何會引發如此大的轟動?
    據不完全統計,在2009年全世界的貓已經超過了6億隻,在這6億隻貓中有一隻貓十分的特別,這隻貓誕生於1935年,它在物理學屆乃至全世界都十分著名,著名英國物理學家霍金曾經表示:當我看到這隻貓時,我恨不得馬上拿槍,究竟是怎樣的一隻貓引起了霍金如此的舉動呢?
  • 在這4大神獸面前,龍、麒麟、鳳凰等神獸只能算孫子輩
    引言:龍、鳳凰、麒麟等象徵被中國人視為神獸,在古代有原始部落甚至以這些虛擬的神獸作為部落圖騰。然而這些人們所熟知的神獸並非最古老的,比它們還古老的神獸還有許多,而且大多數名字我們都沒有聽過,讓我們一起來了解一下吧。
  • 細數那些從事物理學的一家子
    無論是由於遺傳因素、教育因素還是二者的綜合影響,那些開創性的物理學研究往往是一項家庭事業。加拿大圓周理論物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)向我們介紹了10個物理學(數學)家族:巴丁家族:獲得兩次諾貝爾物理學獎的人美國物理學家約翰·巴丁(John Bardeen, 1908-1991)因半導體工作及電晶體效應的發現而與他人共同獲得1956年的諾貝爾物理學獎,並於1972
  • 動物園裡有「神獸」
    來到動物園,遊客裡三層外三層,大家在圍觀什麼呢?原來是 羊駝!憑藉帥氣的髮型、超高的顏值、毛絨玩具似的萌萌造型, 羊駝收穫了一眾「迷弟迷妹」,大家還親切地叫它「神獸」。你了解 「神獸」嗎?老家在遙遠的南美洲安第斯山脈的「神獸」們,能適 應動物園的生活嗎?咱們趕緊「圍觀」一下吧——有人說,我們一身卷卷的毛髮, 像小綿羊。還有人說,我們身材高 大、長臉尖耳,和高頭大馬有點兒 像。其實,我們是貨真價實的駱駝! 按照你們人類的劃分方法,我們屬 於偶蹄目、駱駝科。
  • 鼓浪嶼「神獸」賣萌20年 像外星人又像折耳貓(圖)
    一對「神獸」,有人說像獅子,有人說像折耳貓,也有人說像外星人,守衛在鼓浪嶼一座庭院的門前。前日,一名網友把它們的「萌」照發到微博上,頓時引起「萌」聲一片。  這對「神獸」萌萌噠。  在鼓浪嶼,不少長期駐島活動的人都知道鼓浪嶼筆山路33號門前的這對「神獸」,因為它們實在太「萌」。