超越生死,倒轉時空,這些神獸,到底有多牛?

2020-11-05 階梯數學


「我們知道的東西是有限的,我們不知道的東西則是無窮的。」


——拉普拉斯


科學殿堂上,曾有這樣一群神獸,他們神出鬼沒,倒轉時空,乃至超越生死。


他們有的被馴服,有的至今仍然等待被收服。


看起來輕若無物的蝴蝶,到底為何能以四兩之力,攪亂乾坤?

科學界最著名的貓,從未有人見過它,卻為何在不斷挑戰量子世界的邊界?

區區一隻兔子,卻為何能揭秘大自然的普遍存在的奧秘?

..... .....

這些神獸亦正亦邪,互相之間各有恩怨,有時給科學聖殿帶來難以理解的困擾,有時也給那些天才的科學家指明了方向和道路。


這些神獸中有些你會很熟悉,有些你也許不那麼熟悉。作為人類的我們有必要了解這些神獸,了解神獸背後那些波瀾壯闊的思想歷程。



薛丁格的貓



誰能想到薛丁格的一直擼貓實驗,會讓他的貓比他更出名呢?


20世紀的物理學界妖風四起,薛丁格的貓橫空出世,席捲了整個物理帝國。



儘管在神獸中,薛丁格的貓名頭最響,但相比其他神獸。它的狀況卻是最慘的。


自始至終,它都活在物理帝國的刑場上,並且擁有者即死又活的絕招。


這個刑場是一個密室,刑具是錘子和毒藥瓶,這個錘子由電子開關控制,而電子開關又由放射性原子控制。


如果原子核衰變,則放出阿爾法粒子,觸動電子開關,貓必死無疑。


根據量子力學理論,由於放射性的鐳,處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。


雖說薛丁格創造的這隻貓是為了普羅大眾更方便理解這個量子物理,然而最終卻讓這隻貓成為了大家的噩夢。


後來關於它的各類解說和研究紛至沓來,不斷有人試圖給它找到一個安葬的地方。


儘管從未有人見過它,但實驗室的科學家卻異口同聲地證實他們見過薛丁格之貓的幽靈。


他們甚至打算將帶到宏觀世界,從而挑戰量子世界的邊界。


然而迄今為止,量子力學已經取得了巨大發展,這只可憐的貓咪卻依然在生死邊界遊走。



洛倫茲的蝴蝶


誰能想到,一隻看似輕飄的蝴蝶,竟然也能給了牛頓狠狠一擊。


畢竟這隻任性的南美洲的蝴蝶,輕輕扇動翅膀,結果就可能引發美國德克薩斯州的一場龍捲風。


是的,大家我們耳熟能詳的「蝴蝶效應」,其實最早來源於混沌理論當中。


它用來形容的是一類對初始條件異常敏感,並由於確定性的非線性系統而導致的結果產生巨大差異的現象。


而這種行為的隨機不確定性,也直接從根本上否定了決定論。


甚至有科學家認為,「混沌理論」是能與相對論、量子力學並列的,20世紀最偉大的物理學理論。量子力學挑戰了微觀世界的物理因果律,而混沌理論則否定了宏觀世界拉普拉斯式的決定型因果律。


相比起量子力學只揭示了微觀世界的不可預測性,混沌理論直接在遵循牛頓定律的常規尺度下,直指論證了宏觀系統本身也普遍具有隨機性。


洛倫茲的蝴蝶,也站在科學帝國的金字塔尖俯視著整個人類。


斐波那契的兔子


斐波那契的兔子,其實也可稱為科學界中不死之兔的繁衍秘密。


何以見得?


義大利數學家斐波那契在他的名著《算法之書》中提出的一個問題:


假定每對大兔每月能生產一對小兔,而每對小兔生長兩個月就成為大兔。由一對兔子開始,一年後可以繁殖成多少對兔子?


如果把每月的兔子數量列出來,就是:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233……



正因為它的種種神奇性質,美國數學會甚至從1960年代起出版了《斐波納契數列》季刊。


關於斐波那契數列,有一個恆等式是這樣的。



這個等式很漂亮,不需要藉助複雜的數學推導,因為它有一個很直觀的證明方法。



你連線就會得到這條優美而著名的黃金分割曲線



斐波那契數列經典而神秘,簡單而深刻,特殊而普遍。

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    這四大神獸的能力並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉時空,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。縮地成寸芝諾龜芝諾龜的的主人就叫芝諾,這是一隻在賽跑中無論什麼誰都追不上的烏龜。
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    物理學上有四大神獸,芝諾的烏龜,拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、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。這四大神獸並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。
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  • 除了「薛丁格的貓」,物理學四大神獸還有誰?
    這四大神獸並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。它們亦正亦邪,既給聰明的科學家帶來困擾,也給企圖進化成神的人類指明了道路。
  • 物理學隱藏著四大神獸,目前只有兩個被論證,最後一個極難理解
    一提到四大神獸,大家就會想到古代傳說中的朱雀玄武。殊不知在物理學界也流傳著四個不簡單的神獸,其中有真實存在的,也有虛構的,他們身上無一例外都蘊含著物理學奧妙的哲學道理。儘管阿喀琉斯可以提速跑過芝諾龜,甚至一腳踩死他,可是在追求證據和準確實踐的物理學中卻無法超越。阿喀琉斯如何超越芝諾龜的問題整整流傳了2000多年,物理學家牛頓和數學家萊布茨尼創造出微積分後,才終於令阿喀琉斯超越了這隻千年神龜。
  • 物理學「四大神獸」:逆轉時空的妖、縮地成寸的龜、推演萬物的獸
    人類歷史長河中,物理學界曾經流行著四大神獸:分別是縮地成寸永遠追不上的芝諾龜,推演萬物未卜先知的拉普拉斯獸,逆轉時空起死回生的麥克斯韋妖和超越因果亦生亦死的薛丁格貓,它們如同鬼魅般,掀起物理學界、哲學界、數學界的軒然大波……芝諾的烏龜
  • 物理學的「四大神獸」,又兇又萌,還有超能力!
    就這樣,烏龜會製造出無窮個起點,它總能在起點與自己之間製造出一個距離,不管這個距離有多小,但只要烏龜不停地奮力向前爬,阿喀琉斯就永遠也追不上烏龜!就芝諾的烏龜的這個速度,別說阿喀琉斯,就是光也追不上啊,這是真正的「勢如疾風,快如閃電」啊。
  • 【物理科普】物理學界的四大神獸,芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛丁格的貓.
    物理學上有四大神獸,芝諾的烏龜,拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛丁格的貓。分別對應著微積分、經典力學、熱力學第二定律和量子力學。這四大神獸並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。這四大神獸亦正亦邪,它既給聰明的科學家帶來困擾,也給企圖進化成神的人類指明了道路。
  • 物理學中的四大神獸,你知道幾個呢?
    1.薛丁格的貓:超越生死。薛丁格的貓是一隻量子神獸,這是量子力學中最著名的思想實驗之一。假設一隻貓關在裝有少量鐳和毒藥的密閉容器內,鐳的衰變機率為50%,如果鐳衰變,就會打碎裝有毒藥的裝置,這樣的話貓就會死,但是如果鐳不發生衰變,那麼貓就不會死,那麼這隻貓到底是活著還是死了呢?從我們的角度思考,貓要麼活著,要麼死了,但是從量子理論考慮的話,那麼鐳的衰變和沒有衰變兩種狀態會疊加,所以貓的狀態應該是處於活著和死了之間,也可以說貓活著也可以說貓死了。
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