物理学四大神兽,除了薛定谔的猫,你还

物理学“四大神兽”,除了薛定谔的猫,你还知道哪一个?

在科学研究中,“试验”是最基本的办法之一,经过试验的方式去探索某种自然现象和自然规律,一起能够排除一些意外情况,获得更准确的数据。而在物理学中,经常会提及“思维试验”这个概念。

所谓“思维试验”便是使用我们的想象力,来完成一些实际中不可能完成的试验,在物理学开展的过程中,许多理论都是建立在思维试验之上,跟着科学的开展才一步步证明的,在物理学的各种思维试验中,存在物理学“四大神兽”,最著名的是“薛定谔的猫”,除了这个猫咪,你还知道哪个?

薛定谔的猫

薛定谔的猫能够说是“大名鼎鼎”,许多人都听过这个思维试验,可是很少有人了解这个试验真实的含义,以及为什么这个试验会导致一只猫咪陷入“又生又死”这样奇特的状况中。

实验没有混乱,把猫放在一个容器里,容器里有“氰化物”和“镭”,如果镭发生衰变,会导致装着氰化物的玻璃瓶破碎,猫会死,因为氰化物泄漏了。但是镭衰变的可能性是不确定的,并且很可能在实验开始的一瞬间就已经衰退,而且很可能永远不会衰退。

如果不打开这只箱子,你就无法了解镭的情况,也无法了解猫的情况。在量子力学中,镭的状态处于两种状态的叠加态,即:当镭被看作两种状态同时存在时;当镭对猫产生影响时,猫会陷入一种奇妙的叠加态,即:我们不能确定猫的存亡,只能认为猫是“死的,活的”。

其实薛定谔提出这个思维试验,并不是想证明什么,只是想向世人展现量子力学的“不完备性”,用一只小小的猫咪把微观和微观结合在一起,指出了目前物理理论的不完善。

拉普拉斯妖

拉普拉斯妖是法国数学家提出的一个概念,他假定世界中存在一个妖怪,这个妖怪知道世界中一切基本粒子的方位还有动量,而且这个妖怪还具有足够的运算才干,能够计算出这些基本粒子的下一步运动。

同样,妖怪能够“预知未来”,因为它知道所有基本粒子的方向,并且能够计算出这些粒子下一步的运动,这相当于知道世界的未来。

真有这种妖怪吗?回答肯定是否定的,因为量子力学的诞生,使得粒子的不确定性和波粒二象性直接导致了不存在拉普拉斯妖,而要预测世界上所有基本粒子的情况是不可能的,也就是无法预知大部分量子的情况。

在拉普拉斯诞生的时代背景下,物理学对世界认识的观点是“决定论”,即由牛顿的力学世界观而产生的一种世界观,即认为世界上的一切事物都决定于此,并能通过过去预测未来。

不过,自科学家们发现地球变得膨胀起来,整个世界不再平静和稳定之后,人们就不再认可它了。

芝诺的乌龟

芝诺的乌龟是古希腊时代发生的一个悖论,目前的数学和物理学已经能够完美地处理这个问题,这个思维试验仍是十分有趣的,探讨了时刻和空间的极限问题,以及时刻和空间的连贯性。

一个拿手跑步的神和一个乌龟比赛跑步,为了公正乌龟在抢先10米的方位出发,乌龟每秒能够爬1米,而这个神每秒能够跑10米,也便是说1秒后两者之间的间隔就会只剩下1米。

这个拿手跑步的神必须追上这个乌龟,才干完成超越,每当他跑出去一点,乌龟也会向前移动一点,假如时刻能够无限分割,那么这个神就永远也追不上乌龟。这个理论其实和0.无限循环=1和0.小于1这个问题一样,是在讨论最小是否存在的极限问题。

提出这个悖论的芝诺肯定知道,乌龟会在两秒后会被超越,可是在当时对于时刻和空间的界说还不清晰,才有这样的悖论诞生。

麦克斯韦妖

麦克斯韦妖和物理学中的热力学第二规律有关,热力学第二规律“熵增规律”被称为物理学榜首规律,这个规律指出,在某个封闭的系统中,跟着时刻的推移“熵”的总值会越来越高,其实便是混乱的程度必然会跟着时刻的添加而添加!

假如世界是一个封闭系统,世界的终究结局是否便是一片混沌的虚无呢?麦克斯韦妖便是一个假想中企图打破热力学第二规律的试验,这种假想中的妖怪能够操控和预测单个分子的运动,由此就能够防止熵的添加,而且制造出特殊的第二类永动机。

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