物理中也有四大神獸,個個本領強大

2021-01-08 終極理論之夢

物理這門科目相信讓很多同學都十分痛苦,自從我們初中學習了它之後,就讓我們飽受折磨。但其實深入了解物理的話,你會發現它也不是那麼枯燥,相反還十分有趣。

相信大家都知道,我們中國自古以來就有四大神獸的傳說,這是前人天馬行空的想像力的產物。殊不知,讓我們最頭疼的物理當中,也有四大神獸的存在,那麼接下來我們一起來看看這四大神獸到底是什麼吧。

一.超越生死——薛丁格的貓

埃爾溫·薛丁格是奧地利物理學家,量子力學奠基人之一,提出了著名的薛丁格方程和薛丁格的貓思想實驗,曾於1933年獲得諾貝爾物理學獎。而他提出的薛丁格的貓思想更為有趣。

大家都知道,生死是兩個極端的概念,生物不可能既生又死,但薛丁格的貓,在理論上就是處於這種狀態。薛丁格的貓是指將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在機率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。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。這隻既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。但實際上貓是不可能處於這種既死又生的狀態的,要想知道它是死是活,只有打開箱子才知道。

二.逆轉時空——麥克斯韋妖

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋,英國物理學家,數學家,經典電動力學創始人,統計物理學奠基人之一,提出了著名的麥克斯韋方程組。麥克斯韋妖可以簡單的這樣描述,一個絕熱容器被分成相等的兩格,中間是由「妖」控制的一扇小「門」,容器中的空氣分子作無規則熱運動時會向門上撞擊,「門」可以選擇性的將速度較快的分子放入一格,而較慢的分子放入另一格,這樣,其中的一格就會比另外一格溫度高,可以利用此溫差,驅動熱機做功。這是第二類永動機的一個範例。

三.預言先知——拉普拉斯獸

拉普拉斯是法國分析學家、概率論學家和物理學家,法國科學院院士,主要成就是天體力學,拉普拉斯變換等。拉普拉斯獸,此「惡魔」知道宇宙中每個原子確切的位置和動量,能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。但拉普拉斯獸在提出100年之後就被開爾文和海森堡用量子力學打敗了。

四.縮地成寸——芝諾龜芝諾是古希臘數學、哲學家,以芝諾悖論著稱。主要成就是被亞里斯多德譽為辯證法的發明人。

芝諾龜,又被稱為芝諾悖論。這是一隻在賽跑中無論什麼動物都追不上它的烏龜:在芝諾龜與速度比它快10倍的海神之子阿喀琉斯賽跑時,芝諾龜先阿喀琉斯跑100米,儘管阿喀琉斯的速度比芝諾龜快,可是他永遠追不上芝諾龜,無論如何芝諾龜都比他快1/10。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。

總而言之,物理學的四大神獸就是在物理學中各個領域的幾種理論,它們分別對應量子力學,熱力學第二定律,經典力學以及微積分。有些甚至已被推翻,但我們仍不得不佩服古人的智慧,大家怎麼看?

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