物理学上有四大神兽,你知道几个?


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物理学上有四大神兽:芝诺的乌龟 , 拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫 。 它们分别对应微积分、经典力学、量子力学和热力学第二定律 。 这几只神兽都非常有意思 , 思想也是很奇特 。 下面就一起来看看这四只神兽



芝诺的乌龟:在答案揭晓之前 , 我们先来了解一下芝诺悖论 , 芝诺是古希腊著名的数学家和哲学家 , 他为了支持运动的不可分割性 , 提出了一系列的哲学悖论 , 他提出了四十多条悖论 , 后人统称为芝诺悖论 , 在芝诺悖论里 , 你将永远无法超越乌龟 , 为什么这样说呢?当乌龟跑了100米时 , 你却还没有出发 , 如果你跑完这100米的时候 , 乌龟可能又前进了10米 , 于是新的起点就产生了 , 只要乌龟一直向前爬 , 新的起点就会无限循环 , 而你也只能无限接近乌龟 , 但却无法超越它 , 这就是令人头大的芝诺乌龟 , 这也被后人称为物理学四大神兽之一 。



拉普拉斯兽:拉普拉斯兽 , 无所不能 , 能预见未来 , 只要拉普拉斯兽知道宇宙中每个原子的位置和动量 , 都能利用牛顿定律瞬间预测出过去和未来 , 那么世界就成为了一台精密仪器 , 一直都在运行 , 宇宙中每个星球 , 每个粒子 , 以及所有的东西 , 都是这个机器上的一部分 , 我们从出生开始 , 都是提前计划好 , 没有任何悬念 , 然而在很多物理大佬刁难下 , 拉普拉斯兽倒在了热力学和量子力学脚下 , 仅仅统治了西方科学100年的时间 , 而芝诺乌龟统治时间2000年相比而言 , 可以说是最可怜的四大神兽了 。



薛定谔的猫:将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里 。 镭的衰变存在几率 , 如果镭发生衰变 , 会触发机关打碎装有氰化物的瓶子 , 猫就会死;如果镭不发生衰变 , 猫就存活 。 根据量子力学理论 , 由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加 , 猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态 , 这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫” 。 (这是利用宏观来解释微观 , 在微观世界就可能出现既死又活的状态 , 既不确定性)



在说麦克斯韦妖之前首先说说热力学第二定律:热永远只能由热处传到冷处(在自然状态下) 。 热量一定自动地从高温物体传向低温物体; 而反向过程 ,热量由低温传回高温、系统回复到原状的过程 , 则不能自动进行 ,需要依靠外界的帮助



麦克斯韦妖:假如有一个隔热容器 , 里面有自由移动的分子 , 忽然容器里出现了一个隔板 , 将容器分成了两个相等的空间 , 隔板上有道门 , 门上有只守门妖 , 他只遵守一条命令 , 将速度低的分子移到左边房间 , 速度高的分子移到右边房间 , 这样活动慢的分子和移动块的分子就只能隔板相望 , 容器就分为低温和高温一侧 , 麦克斯韦设想的妖怪非常小 , 门非常轻 , 所以做工就可以忽略不计 , 那么久出现问题了 , 麦克斯韦妖在不做功的情况下实现了热量的逆流 , 当然不可能 , 那么这个问题出在哪里呢?科学家认为 , 这个小妖不可能凭空确认分子运动快慢 , 他需要一个观察和发现的过程 , 而这个过程是需要消耗能量的 , 当妖在处理这些信息时 , 会熵增 , 这远远超过分粒子的熵减 , 所以麦克斯韦妖并不违反热力学第二定律 。


【物理学上有四大神兽,你知道几个?】

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