薛定谔的猫为什么没有被驯服,薛定谔的猫后来咋样了

首页 > 自然 > 作者:YD1662023-02-21 16:26:27

No.2拉普拉斯兽

出生日期:1814年

主人:拉普拉斯

门派:经典力学

能力:善推演,能知万物

19世纪初,整个物理世界晴空万里,牛顿带来万物光明,匍匐在老爵爷门下的拉普拉斯宣称,当下的客观世界是过去的果和未来的因。这世间存在一种神兽,它神通广大、无所不知。只要它愿意动动手指和眼睛,记录下某一刻它能知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,就能用牛顿的简洁公式,瞬间算出宇宙的过去与未来。

这就是大名鼎鼎的谛听神兽拉普拉斯,善推演,能知万物。

拉普拉斯的基本理论是:了解物质前一刻的运动状态,就可以推出下一刻的运动状态,把整个宇宙的每一个粒子的运动状态确定以后,就可以推出下一刻的运动状态。

拉普拉斯是经典力学在19世纪最厉害的马前卒,他吸纳毕达哥拉斯“万物皆数”之力,结合天体力学、概率论等思想精华,创造了宏观经典力学的守护神兽拉普拉斯兽。

沉睡在威斯敏斯特大教堂里的祖师爷牛顿高兴得合不拢嘴。因为,这说明自己亲手建立的经典物理学帝国坚不可摧,无所不能。

可大部分的人类却没有这么高兴,如果人类的所有命运都已经被拉普拉斯妖算得清清楚楚,那我们还有什么活头?必须得早点弄死它才行。不出一百年,热力学和量子力学等新理论对其万箭齐发,以物理学家开尔文以及量子力学的海森堡开始联手围剿,这只无所不能的拉普拉斯妖最终一命呜呼,和前面那只千年老乌龟相比,可以算是夭折在了襁褓里。19世纪,建立在不可逆基础上的热力学大行其道,这让以可逆性作为基石的拉普拉斯妖元气大伤。20世纪,困扰人类长达百年的双缝干涉实验成功证明因果律在微观世界彻底失效,而海森堡的测不准原理也说明再厉害的神兽也无法看清微观世界的全部面貌。更悲伤的是,即使拉普拉斯妖已经彻底死掉,不厚道的人类也不愿给这个短命的神兽留下最后的尊严。

因为,由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普朗克长度所需要的时间计算得来,拉普拉斯妖的算力上限已被证实约为10^120比特,如此以来,那惊人的算力也不可能在物理帝国存在。

薛定谔的猫为什么没有被驯服,薛定谔的猫后来咋样了(5)

No.3麦克斯韦妖

出生日期:1871年

主人:麦克斯韦

门派:热力学

能力:逆转时空

薛定谔的猫为什么没有被驯服,薛定谔的猫后来咋样了(6)

早在公元1200年,数以千计的科学家痴迷于永动机不能自拔。到了19世纪,热力学蓬勃发展,各类永动机被一一枪毙。这时候,让爱因斯坦都崇拜不已的电磁学大牛麦克斯韦创立了物理学史上第三大神兽——麦克斯韦妖。如果这神兽真的存在,或许创立违背热力学第2定律的永动机就不是梦了,走向熵寂的宇宙也有起死回生的可能。麦克斯韦妖(Maxwell's demon),是在麦克斯韦假想的妖,能探测并控制单个分子运动,麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制,但无法清晰说明这种机制,只能诙谐假定一种“妖”。

简单描述,一个绝热容器被分成相等的两格,中间是由“妖”控制的一扇小“门”,麦克斯韦妖个头迷你,没啥特别的本事,但眼神好,反应敏捷,能准确地探测并控制单个分子运动,迅速把快速移动的分子从从左盒丢进右盒,把慢速运动的分子从右盒丢进左盒。因此,这个小盒子不仅左右部分形成了温差,还实现熵的自发减少。

乍一看来,麦克斯韦妖击败热力学第2定理不在话下,同时也让烜赫一时的“热寂说”也多了一个反对势力。麦克斯韦妖的物理学意义是让混乱变得有序,避免封闭系统变成一潭死水。扩展到现实世界,那此神兽能就能操控万物,逆转阴阳。尽管人们希望这带领宇宙违背热力学第2定律的麦氏小妖真的存在,但在纪律森严的物理帝国,心地单纯的麦氏小妖同样命途多舛,它困扰科学家150余年,迄今仍不知是死是活。

20世纪50年代,信息熵的概念被提出。麦克斯韦妖若要实现热力学上的熵减,势必需要获取分子运动的信息,不耗损能量而获得信息是不可能的,因此,在孤立系统中麦克斯韦妖不可能存在。

归根结底,这个兢兢业业的小妖精可能只是人类想象中的救世主,不可能在时空中存在。不过,信息论在热力学这儿*一脚后,麦克斯韦妖的存亡之战愈加精彩。进入21世纪,学界痴迷于研究熵减过程,麦克斯韦妖再现踪迹。2007年2月发现一种人造麦克斯韦妖,通过“信息擒纵阀”使系统逐渐远离平衡态,不过,这个人造麦克斯韦妖仍需要光作为能量源。麦克斯韦妖是科学家眼中真正的救世主,如果它真的存在,那老人可以华发变成黑发,宇宙能从熵寂走向重生。从此,覆水可收,破镜重圆。从此,覆水可收,破镜重圆。进入21世纪,学界痴迷于研究熵减过程,麦克斯韦妖再现踪迹。2007年2月发现一种人造麦克斯韦妖,通过“信息擒纵阀”使系统逐渐远离平衡态,不过,这个人造麦克斯韦妖仍需要光作为能量源。#FormatStrongID_39##FormatStrongID_40#从此,覆水可收,破镜重圆。从此,覆水可收,破镜重圆。从此,覆水可收,破镜重圆。从此,覆水可收,破镜重圆。

薛定谔的猫为什么没有被驯服,薛定谔的猫后来咋样了(7)

No.4薛定谔之猫

日期:1935年

主人:薛定谔

门派:量子力学

能力:超越生死

薛定谔的猫为什么没有被驯服,薛定谔的猫后来咋样了(8)

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