「薛定諤的貓」是物理學的四大神獸之一,那剩下三個又是誰?
什麼是「薛定諤的貓」?很多人只是聽過,卻不太了解,它是奧地利的物理學家薛定諤提出來的假想實驗,用來研究量子力學。其實除了「薛定諤的貓」,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。
先說「芝諾的烏龜」。它是說一隻烏龜跟一個人賽跑,由於雙方實力懸殊太大,因此,先讓烏龜跑100米,之後二者開始正常對決。當人跑到100米的時候,烏龜已經向前跑了1米,當人跑了1米後,烏龜又向前跑了1/10米,繼續跑下去,人與烏龜之間總有差距。在現實中,人很容易追上烏龜,可在縝密的物理學中,無法用一個方程來證明人能追上烏龜,直到後來萊布尼茨提出微積分的概念,其中的「極限」問題才迎刃而解。這隻烏龜可是誰都追不上的「神龜」。
「拉普拉斯獸」是拉普拉斯提出來的。它是指宇宙萬物間有一隻神獸,能記錄每個原子的位置與動量,當了解物質前一刻的狀態,接下來的狀態就能被推算出來。這有點「上帝」的意味,表示我們人類的所有活動似乎都是被安排好的,大名鼎鼎的牛頓也支持這一理論。但人終究是不受控的,再後來提出的熱力學跟量子力學擊敗了拉普拉斯獸。微觀世界除了原子,還有更小的夸克,這個世界永遠不會被控制。「神獸」終究只能存在於幻想世界,一旦現身,必然被人類打敗。
「麥克斯韋妖」是由麥克斯韋提出,它是為了證明永動機存在的可能。舉個例子,一個容器的空間被封為兩半,中間有個門,由「妖」來控制,當容器中的分子做不規則運動時,「妖」會有選擇的將速度不同的分子,通過門分割兩半,這時容器左右兩邊因分子速度不同,導致溫度不同,利用其中的溫差,理論上可以使熱機不停地做工,也就是永動機。這個理論目前仍然困擾著人們,人類無法證明這隻「妖」是不存在的。若是「妖」真的存在,那麼長生不老不再是幻想。
最後就是「薛定諤的貓」。一個容器里,有一隻貓還有一些毒氣,有一半的概率貓會被毒死。要證明這個結果只能打開容器,可在量子領域,容器是打不開的,所以貓始終在生與死直接徘徊,半死不活狀態。舉個例子:你跟一個妹子關係不錯,她就好比是「薛定諤的貓」,她於你的關係不外乎是好友、女友、路人。那麼如何判斷到底是啥關係呢?你向妹子表白後就知道了。沒表白之前,妹子的狀態就是三種關係的疊加。不過,這隻貓在物理學中也太慘了。
※只用了13年,這種鳥就被國人吃到瀕臨滅絕,數量甚至少於大熊貓
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