
除了薛定谔的猫,还有哪些被称为物理界神兽?
芝诺的乌龟在公元前的这么一天,伟大的古希腊英雄,善跑的阿喀琉斯与芝诺的乌龟进行了一场赛跑。以我们的常识来看,乌龟这种动物,龟壳笨重,跑得极慢,怎么能比得过强壮有力的阿喀琉斯?阿喀琉斯也是这么想的,毕竟他的速度比乌龟要快十倍,于是他大度地让了芝诺的乌龟100米。
可是当他们开跑之后,阿喀琉斯发现他无论如何都追不上芝诺的乌龟,因为在竞赛中,追者首先必须到达被追者的出发点,当阿喀琉斯追到100米时,乌龟已经又向前爬了10米,于是,一个新的起点产生了;阿喀琉斯必须继续追,而当他追到乌龟爬的这10米时,乌龟又已经向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那个1米。
就这样,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地奋力向前爬,阿喀琉斯就永远也追不上乌龟!可怜的阿喀琉斯就这样陷入了芝诺悖论,眼睁睁看着乌龟吭哧吭哧向前爬,可是自己怎么也追不上。
其实在我们的古代,也已经有了和芝诺悖论类似的说法。虽然在我们看来,不说阿喀琉斯,连我们普通人都能轻松追上芝诺的乌龟,可是在物理学上就需要更为严谨的逻辑证明。
也是因为这样的原因,直到两千年后,我们熟知的微积分横空出世,才帮助阿喀琉斯追上了芝诺的乌龟,也算是可喜可贺。
1871年的时候,英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。但他无法清晰地说明这种机制。
于是他假想了一种能探测并控制单个分子的运动的妖,即麦克斯韦妖。
麦克斯韦妖可以控制一扇门,这扇门存在于一个被分成相等两格的绝热容器中间。容器中的空气分子作无规则热运动时会向门上撞击,“门”可以选择性的将速度较快的分子放入一格,而较慢的分子放入另一格,这样,其中的一格就会比另外一格温度高,可以利用此温差,驱动热机做功。
我们都知道在热力学第一定律问世后,人们认识到能量是不能被凭空制造出来的,于是有人提出,设计一类装置,从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能,并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头。
麦克斯韦妖的诞生,恰是为第二类永动机提供了范例。而且如果麦克斯韦妖真的存在,那么就能让宇宙走回重生。
物理学上的四大神兽,除了薛定谔的猫,你还知道其他三大神兽吗?