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物理學(xué)四大妖是什么
在物理學(xué)中也存在著四大妖，和神獸差不多，其實(shí)他們四個(gè)就是人類想象而成的，只不過在每個(gè)妖身上都附加了一些物理知識，可以更好的讓人認(rèn)識物理，了解物理。下面和小編一起來看物理學(xué)四大妖是什么，希望有所幫助！
一、縮地成寸芝諾龜
芝諾龜?shù)闹魅私凶鲋ブZ，擅長奔跑，任何動物都跑不過這個(gè)烏龜，當(dāng)這個(gè)烏龜和海神之子比賽時(shí)，海神之子比芝諾龜?shù)乃俣瓤焓兑琅f沒趕上這只烏龜，怎么跑這個(gè)烏龜都比海神之子快十分之一，在物理學(xué)中是無法超越的，但是后來創(chuàng)造出了微積分，海神之子才超過了芝諾龜。
二、預(yù)言先知拉普拉斯獸
據(jù)說拉普拉斯獸生活在1814年，它利用牛頓給出的公式可以很輕松的計(jì)算出未來和過去，還利用了畢達(dá)哥拉斯的理論為支點(diǎn)，所以拉普拉斯獸一直被人尊敬，在一百多年后，這個(gè)理論被量子力學(xué)給擊敗了。
三、逆轉(zhuǎn)時(shí)空麥克斯韋妖
麥克斯韋妖是麥克斯韋想象中的，他想要造出擁有無限力量的機(jī)器，雖然一直在努力，但是依舊沒有制作出來，到現(xiàn)在人類還一直在制作永動機(jī)，但是并沒有制作出來，能量在地球上很難一直運(yùn)動下去。
四、超越生死薛定諤的貓
很多人都說這只貓是真實(shí)存在的，薛定諤的貓?jiān)趯?shí)驗(yàn)中是雙面性的，空間不同，貓也發(fā)生變化，在a空間貓就是死的，但是到了b空間貓就活了，后來出現(xiàn)了量子力學(xué)，就讓這個(gè)貓同時(shí)具有了生和死，所以現(xiàn)在也沒人確定這個(gè)難到底是怎樣的。
物理學(xué)四大妖：
人類的物理學(xué)經(jīng)過了幾千年的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展。物理學(xué)界也涌現(xiàn)出了一大批的天才物理學(xué)家，他們也提出了很多顛覆性的開創(chuàng)性理論。在物理學(xué)發(fā)展的路上，曾經(jīng)出現(xiàn)過四大“神獸”，每一個(gè)神獸都對應(yīng)著一個(gè)經(jīng)典的物理學(xué)理論，分別為微積分，量子力學(xué)，經(jīng)典力學(xué)與熱力學(xué)第二定律。今天就和大家說說。
1.薛定諤的貓
這四大神獸里，最為人熟知的也許就是量子力學(xué)中最為著名的思想實(shí)驗(yàn)——薛定諤的貓了。
量子論的誕生已經(jīng)過了一個(gè)世紀(jì)，直到21世紀(jì)仍困惑著人們。正如玻爾的名言：“誰要是第一次聽到量子理論時(shí)沒有發(fā)火，那他一定沒聽懂。”
薛定諤的貓是諸多量子困惑中有代表性的一個(gè)。薛定諤嘗試著用一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)量子理論隱含的不確定之處。
一，先說實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。本實(shí)驗(yàn)是指將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發(fā)生衰變，會觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；如果鐳沒有發(fā)生衰變，貓就存活。
根據(jù)量子力學(xué)理論，由于放射性的鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。
但是，不可能存在既死又活的貓，則必須在打開容器后才知道結(jié)果 。該實(shí)驗(yàn)試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質(zhì)在觀測后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯(lián)系起來，以此求證觀測介入時(shí)量子的存在形式。
二，這個(gè)實(shí)驗(yàn)用大白話來解讀一下：原子核的衰變是隨機(jī)事件，物理學(xué)家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時(shí)間。如果一種放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。
物理學(xué)家卻無法知道，它在什么時(shí)候衰變，上午，還是下午。當(dāng)然，物理學(xué)家知道它在上午或下午衰變的幾率——也就是貓?jiān)谏衔缁蛘呦挛缢劳龅膸茁省?/p>
如果我們不揭開密室的蓋子，根據(jù)我們在日常生活中的經(jīng)驗(yàn)，可以認(rèn)定貓或者死，或者活。這是它的兩種本征態(tài)。如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，它處于一種活與不活的疊加態(tài)。
我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道貓是死是活。此時(shí)，貓構(gòu)成的波函數(shù)由疊加態(tài)立即收縮到某一個(gè)本征態(tài)（太專業(yè)的術(shù)語）。
量子理論認(rèn)為：如果沒有揭開蓋子進(jìn)行觀察，我們永遠(yuǎn)也不知道貓是死是活，它將永遠(yuǎn)處于半死不活的疊加態(tài)，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。
2. 芝諾龜
芝諾悖論（Zenos paradox）是古希臘數(shù)學(xué)家芝諾（Zeno of Elea）提出的一系列關(guān)于運(yùn)動的不可分性的哲學(xué)悖論。
追烏龜
一、悖論內(nèi)容。阿基里斯（又名阿喀琉斯）是古希臘神話中善跑的英雄。假設(shè)在他和烏龜?shù)呐懿礁傎愔�，他速度為烏龜十倍，烏龜在前�?00米跑，他在后面追，但他不可能追上烏龜。
因?yàn)樵诟傎愔校氛呤紫缺仨毜竭_(dá)被追者的出發(fā)點(diǎn)，當(dāng)阿喀琉斯追到100米時(shí)，烏龜已經(jīng)又向前爬了10米，于是，一個(gè)新的起點(diǎn)產(chǎn)生了；阿喀琉斯必須繼續(xù)追，而當(dāng)他追到烏龜爬的這10米時(shí)，烏龜又已經(jīng)向前爬了1米，阿喀琉斯只能再追向那個(gè)1米。就這樣，烏龜會制造出無窮個(gè)起點(diǎn)，它總能在起點(diǎn)與自己之間制造出一個(gè)距離，不管這個(gè)距離有多小，但只要烏龜不停地奮力向前爬，阿喀琉斯就永遠(yuǎn)也追不上烏龜！
二、釋疑。其實(shí)這歸根到底是一個(gè)時(shí)間的問題。譬如說，阿基里斯速度是10m/s，烏龜速度是1m/s，烏龜在前面100m。實(shí)際情況是阿基里斯必然會在100/9秒之后追上烏龜。
按照悖論的邏輯，這100/9秒可以無限細(xì)分，給我們一種好像永遠(yuǎn)也過不完的印象。但其實(shí)根本不是如此。這就類似于有1秒時(shí)間，我們先要過一半即1/2秒，再過一半即1/4秒，再過一半即1/8秒，這樣下去我們永遠(yuǎn)都過不完這1秒，因?yàn)闊o論時(shí)間再短也可無限細(xì)分。
但其實(shí)我們真的就永遠(yuǎn)也過不完這1秒了嗎？顯然不是。盡管看上去我們要過1/2、1/4、1/8秒等等，好像永遠(yuǎn)無窮無盡。但其實(shí)時(shí)間的流動是勻速的，1/2、1/4、1/8秒，時(shí)間越來越短，看上去無窮無盡，其實(shí)加起來只是個(gè)常數(shù)而已，也就是1秒。
所以說，芝諾的悖論是不存在的。
3，拉普拉斯獸
普拉斯的妖也是一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)，最早是法國學(xué)者皮埃爾-西蒙·拉普拉斯Pierre-Simon Laplace在1814提出的。值得一提的是，原始的敘述中拉普拉斯并沒有使用“妖”（demon）這個(gè)詞而是用了“智者”。
一、假說。19世紀(jì)初,拉普拉稱,當(dāng)下的客觀世界是過去的果和未來的因。這世間存在一種神獸,它神通廣大、無所不知，只要它愿意動動手指和眼晴,記錄下某一刻，它能知道宇宙中每個(gè)原子確切的位置和動量,就能用牛頓的簡潔公式,瞬間算出宇宙的過去與未來。
這就是大名県県的諦聽神獸拉普拉斯,善推演,能知萬物。
二、釋疑。拉普拉斯的基本理論是:了解物質(zhì)前一刻的運(yùn)動狀態(tài),就可以推出下一刻的運(yùn)動狀態(tài)。把整個(gè)宇宙的每一個(gè)粒子的運(yùn)動狀態(tài)確定以后,就可以推出下一刻的運(yùn)動狀態(tài)。
可大部分的人類卻沒有這么樂觀，如果人類的所有命運(yùn)都已經(jīng)被拉普拉斯妖算得清清楚楚，那我們還有什么活頭?必須得早點(diǎn)弄死它オ行。不出一百年，熱力學(xué)和量子力學(xué)等新理對其萬箭齊發(fā)，以物理學(xué)家開爾文以及量子力學(xué)的海森堡開始聯(lián)手圍絞這只無所不能的拉普拉斯妖。
上世紀(jì)發(fā)展的量子力學(xué)表明了我們的宇宙并不是確定的，不確定性才是宇宙的本質(zhì)。于是拉普拉斯妖很快一命鳴呼，和前面那只干年老烏龜相比，可以算是天折在了襁褓里。
4，麥克斯韋妖
麥克斯韋妖（Maxwells demon），是在物理學(xué)中假想的妖，能探測并控制單個(gè)分子的運(yùn)動。于1871年由英國物理學(xué)家詹姆斯·麥克斯韋為了說明違反熱力學(xué)第二定律的可能性而設(shè)想的。
當(dāng)時(shí)麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機(jī)制。但他無法清晰地說明這種機(jī)制。他只能詼諧地假定一種“妖”，能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機(jī)熱運(yùn)動的微粒分配到一定的相格里。麥克斯韋妖是耗散結(jié)構(gòu)的一個(gè)雛形。
可以簡單的這樣描述，一個(gè)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(guī)則熱運(yùn)動時(shí)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(qū)動熱機(jī)做功。這是第二類永動機(jī)的一個(gè)范例。
在1981年，Bennett的論文表明，麥克斯韋妖控制“門”使分子從一格進(jìn)入另一格中的耗散過程，并不是發(fā)生在衡量過程中，而是發(fā)生在妖的對上個(gè)分子判斷“記憶”的去除過程，且這個(gè)過程是邏輯不可逆的。
但是這個(gè)麥克斯韋妖只是一種思想上的假設(shè)，現(xiàn)實(shí)中是不可能的存在不需要消耗能量就能自動對分子進(jìn)行識別的裝置的。信息熵會啪啪的打臉。
因此在這種情況下，熱力學(xué)第二定律依然還是牢不可破的宇宙鐵律，因此永動機(jī)依然是不可能實(shí)現(xiàn)的。
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