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?

2020-12-03 科學新視界

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。在物理學發展的路上,曾經出現過四大「神獸」,每一個神獸都對應著一個經典的物理學理論,分別為微積分,量子力學,經典力學與熱力學第二定律。今天小編就和大家具體的介紹介紹。

1.薛丁格的貓

這四大神獸裡,最為人熟知的也許就是量子力學中最為著名的思想實驗薛丁格的貓了。這個思想實驗講的是假如有一隻貓被關在一個裝有有毒氣體的箱子裡,而決定有毒氣體是否釋放的開關則是一個放射性原子。在這個實驗裡,如果反射性原子發生衰變,那麼毒氣就會釋放,這個貓就會被毒死。而這個原子是否衰變是不可知的,我們想要知道這隻貓是否死亡,只能打開這個箱子來看。但是在我們沒有打開箱子觀看時,這隻貓是處於生與死的疊加態的,也就是半死半活的狀態。

薛丁格的貓這個思想實驗的厲害之處是從宏觀尺度闡述了微觀世界的量子疊加原理。也就是將微觀不確定轉化為了宏觀不確定。

除了薛丁格的貓以外,另外三大神獸分別是芝諾龜,拉普拉斯獸與麥克斯韋妖。

2.芝諾龜

古希臘數學家和哲學家芝諾在當年提出過一種烏龜,這隻烏龜有一個特點,就是你永遠無法追上它。假設你的速度是這隻烏龜的十倍,那麼你依舊只能在追趕時無限的逼近它,但是你始終無法超越它,這個問題一直困擾了人類很多年。直到後來牛頓與萊布尼茨發明了微積分,牛頓才用微積分的方法破解了芝諾龜悖論。

3.拉普拉斯獸

1814年法國數學家皮埃爾西蒙塔普拉斯構想了一種神獸名叫拉普拉斯獸。在拉普拉斯的設想中,這個神獸可以清楚地知道這個宇宙中每一個微觀粒子的運動數據與運動狀態。這時,我們就可以用簡單基本的牛頓定律去計算所有微觀粒子之前與之後的狀態。換句話說,這隻拉普拉斯獸可以預知未來。

然後拉普拉斯獸沒能如願以償,上世紀發展的量子力學表明了我們的宇宙並不是確定的,不確定性才是宇宙的本質,因此拉普拉斯獸夭折了。

4.麥克斯韋妖

麥克斯韋妖是1871年由電磁學領域的大佬詹姆斯麥克斯韋提出的。這個神獸是為了說明違反熱力學第二定律而專門虛構出來的一個妖怪,這隻妖怪可以控制單個分子的運動,從而讓這些分子對外做功進而就可以實現第二類永動機。但是這個麥克斯韋妖只是一種思想上的假設,現實中是不可能的存在不需要消耗能量就能自動對分子進行識別的裝置的。信息熵會啪啪的打臉。

因此在這種情況下,熱力學第二定律依然還是牢不可破的宇宙鐵律,因此永動機依然是不可能實現的。

以上就是物理學界的四大神獸了,這四大神獸都已經完成了各自的使命。然而物理學卻並未停止腳步,也不會停止腳步。如今的前沿物理依舊在馬不停蹄地前進,物理學家們依舊在不辭辛勞地探索著宇宙的未知。新的理論也會在探索的過程中慢慢的形成,未來也許還會出現類似四大神獸一樣的物理學新概念。

相關焦點

  • 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?
    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」。 於是,量子力學奠基人之一的薛丁格提出了這樣的一個思想實驗。在一個密閉的箱子中,放置一塊放射性物質,如果它發生衰變,由此產生的粒子將會觸發蓋革計器放電,通過繼電器釋放出鐵錘,鐵錘掉下來砸破毒藥瓶,引發箱子內的貓死亡。如果放射性物質沒有衰變,箱子內的貓仍然是活著的。
  • 「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
    談到不確定性和量子疊加態,薛丁格同愛因斯坦一樣持反對態度。科學的目的,就是要發現事物的運行規律,準確地把握事物的發展趨勢。量子力學卻搞出了一個「不確定性原理」,意味著科學家像牌桌上的賭徒,只能依靠擲骰子猜數字混日子了。受到原子核衰變的啟發,薛丁格設計了一套假想實驗來嘲笑哥本哈根解釋。
  • 科學史上五大神獸,除了薛丁格的貓,你知道其它四大神獸嗎?
    「恐懼之淚」的歌曲中,有一句歌詞是「薛丁格的貓死在了這個世界」,所以大家都知道薛丁格的貓最終還是死了! 將一隻貓關在一個箱子裡,再在箱子裡裝上一套機構,然後觸發這套機構的源頭是一個原子的衰變,如果它衰變了,那麼這套機關就會被觸動,打破一個毒氣瓶,然後貓就掛了,如果沒有衰變,當然就不會打破毒氣瓶!
  • 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。這四大神獸中,芝諾的烏龜對應的是微積分,拉普拉斯獸對應的是經典力學,麥克斯韋妖對應的是熱力學第二定律,薛丁格的貓對應的是量子力學。
  • 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,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。
  • 叱吒物理學界的貓是何物?原來物理學裡也有4大神獸
    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。
  • 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。 但是我的理解可能顛覆你三觀,我的答案能追上烏龜。阿基裡斯與龜的速度差是9m/s,也就是說追上烏龜的具體時間是100/9s,也就是11.1111111......s你把追擊烏龜的過程無限分割,分割的時間和也就是無限接近11.1111111.........s。無限接近是不是就是可以理解為等於呢?
  • 科學界中的三大「神獸」,薛丁格的貓上榜,排最後的能預知未來
    筆者-小文自古以來,在科學上做出偉大奉獻的都是人類,因為人類是地球上智力最高的生物,而且擁有十足的好奇心和創造力,因此人類才能不斷進步。但除了人類以外,動物也為人類的科學事業奉獻了不少,科學界中就有著名的三大「神獸」,它們分別在不同的領域作出了驚人的成就。首先是人們都較為熟悉的薛丁格的貓,這是由奧地利著名物理學家進行的一項假想實驗,在實驗中,薛丁格將一隻貓放進了裝有放射性物質的盒子裡。
  • 破解物理學四大神獸之薛丁格的貓悖論
    不信請看天才物理學家薛丁格在1935年提出的「薛丁格的貓」悖論。設想在一個封閉的匣子裡,有一隻活貓及一瓶毒藥。毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變,則放出阿爾法粒子,觸動電子開關,錘子落下,砸碎毒藥瓶,釋放出裡面的氰化物氣體,貓必死無疑。
  • 薛丁格的貓是什麼?
    薛丁格的貓是物理學的四大神獸之一,並非是指某種動物,而是一種思維實驗。接下來講一下這個實驗的背景故事。二十世紀物理學的兩大支柱相對論和量子力學,大家對相對論比較了解,或者是即使不懂什麼意思但是會經常聽說。
  • 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)。
  • 「創作開運禮」你可能不知道,薛丁格的貓只是一個思想實驗
    但是到了科學界和哲學家這裡,有個高大上的名字:思想實驗。思想實驗不同於俗話的空想和白日夢,它是理論物理學的研究工具,現在更是被哲學領域玩得溜溜轉。科學家可以在腦子裡使用某種設備運行某個簡單實驗,從而證明或者推翻一個假設。
  • 愛因斯坦的骰子,薛丁格的貓,你真的懂嗎?
    愛因斯坦的骰子,薛丁格的貓,你真的懂嗎?作為討論量子力學就不可能繞過的話題,薛丁格的貓的名氣已經遠遠超出了量子力學的範圍。當然了,有些人只不過是拿它來開玩笑。但是還有更多的人,自以為了解薛丁格的貓,實則有著非常大的誤解。那麼,薛丁格的貓到底是什麼意思呢?它為何還和愛因斯坦有關呢?
  • 人類為什麼追不上物理學四大神獸之芝諾的烏龜?
    人類為什麼追不上一隻小小的烏龜?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。
  • 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?
    這隻貓就是被譽為物理學四大神獸之一的、由物理學家薛丁格飼養的薛丁格的貓薛丁格貓的由來1935年,奧地利物理學家薛丁格在一篇關於量子力學的論文中提出了一個思想實驗:把一個貓放進一個完全密閉且不透明的箱子裡,箱子裡有一個由原子衰變觸發的毒氣瓶,當原子發生衰變時,毒氣瓶就會被觸發而毒死這隻貓,如果原子沒有發生衰變,那麼這隻貓就會安然無恙的待在這個箱子裡,我們將這個實驗稱為
  • NBA上古四大神獸,你知道是誰嗎?
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