斯韦|物理学四大神兽都有谁？一个怪兽一个妖，一只乌龟一只猫薛定谔|量子力学|热力学

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片

文章图片
因为对星宿的崇拜，远古先民们创造了四大神兽或者说四大神明，它们分别是青龙、白虎、玄武、朱雀。但可能很多人不知道，在现代物理学中同样有着四大神兽，它们分别对应着四个物理学说。
【斯韦|物理学四大神兽都有谁？一个怪兽一个妖，一只乌龟一只猫】
这四只神兽拥有难以想象的魔力，让科学家们对其痴迷不已，因为每战胜一只神兽，就意味着人类朝着科学最终目标又迈出了坚实的一步。
关键的问题来了，这四只神兽都是谁呢？答案：一个怪兽一个妖，一只乌龟一只猫。
拉普拉斯妖
在量子力学出现之前，科学界被牛顿创立的经典力学所“统治” ，由此也就诞生了一个能够善于计算的神兽——拉普拉斯妖。
数学家拉普拉斯称，世界上存在一种神兽，它拥有超凡的能力，只要给它提供计算某个事物需要的条件，那么它就能够用简洁的公式准确算出这个事物的未来。
换句话说，宇宙中所有粒子的运动轨迹都是能够计算的，只要知道它前一刻的运动轨迹，就能够轻易计算出它下一刻的运动状态，而把宇宙中每一个粒子的运动状态都知晓之后，就能够精确预知宇宙未来的整体走向。
对于经典力学的忠实拥趸来说，拉普拉斯妖是宏观经典力学的守护神兽，它象征着简史的真理。可对于其他人来说，拉普拉斯妖简直就是一个噩梦，因为如果人类未来命运已经被它计算得明明白白，那么我们的存在、我们的生命还有什么意义？
幸好，在不到100年的时间里，以海森堡为首的量子力学，联手以开尔文为代表的热力学对其挥刀乱斩，这才彻底终结了兴风作浪的拉普拉斯妖。
麦克斯韦妖
提到了热力学，就不得不提到另一种神兽——麦克斯韦妖。 “麦克斯韦妖”是电磁学大神麦克斯韦为了对抗熵增而假想出来的“神兽” 。
熵是描述在封闭系统中混乱程度的值，它只能增加不能减少，所以有序系统最终会从秩序走向无序。对于这个理论麦克斯韦嗤之以鼻，他认为世界存在一种能够与之相抗衡的能量控制机制，也就是麦克斯韦妖。
这只妖能够迅速将速度快的分子和速度慢的分子进行分类，从而让系统的有序度变高、熵值变小。
乍一看，麦克斯韦妖似乎能够对热力学第二定律造成巨大的冲击，甚至直接将其击败，同时也让宇宙热寂说成为一个笑话。
但在精密的物理帝国中，任何东西都要经得起推敲，事实证明孤立系统中不可能有麦克斯韦妖，因为麦克斯韦妖如果想熵减，必然要知道每个分子的运动信息，而在不损耗能量的情况下知道这些情况是不可能的。
所以，在困扰科学界150多年后，麦克斯韦妖终于被20世纪50年代提出的“信息熵”概念彻底击败。
芝诺乌龟
公元前464年，一场堪称“史诗级”的运动会开始了，芝诺乌龟要和神之子进行赛跑。神之子身材高大，孔武有力，而芝诺乌龟身材短小，较为娇弱。
芝诺乌龟以其体型吃亏为由，申请提前跑100米的距离，神之子认为自己比芝诺乌龟快10倍，便同意了它的请求。
比赛开始，当神之子追到100米时，芝诺乌龟位于110米处，当神之子到达110米处时，芝诺乌龟又爬到了101米处。芝诺乌龟和神之子之间总会有一段距离，只要它不停下，神之子就永远追不到。
可能在现实中，这样一只乌龟几岁小孩都能够追上它，但在严谨的物理学领域，万事万物都需要严格的逻辑推理，即便能够轻易算出追上芝诺乌龟的时间，但仍然无法证明出神之子为什么能够追上它。因此，芝诺乌龟得以傲然高居物理大厦顶端2000多年。
2000多年后，牛顿和莱布尼茨联手修炼微积分，这才破解了时空连续性，彻底追上了这只不讲道理的乌龟。