除了薛定谔的猫,其它三个物理学中的神兽是什么?
麦克斯韦妖是伟大的物理学家麦克斯韦在1871年针对热力学提出的假设性实验。为了解释违反热力学第二定律的可能性。当时,麦克斯韦意识到自然界中存在一种与熵增加相反的能量控制机制。但他无法解释清楚这个机制。他只能幽默地假设一种“恶魔”,它能将随机热运动粒子按照一定的顺序和规则分布到某一个相。正如量子力学大师费曼所说,没有人理解量子力学。
如果你认为你明白,那肯定不是真的。在烧脑、违反直觉和毁灭人类方面,没有任何学科能与量子力学相提并论。如果把理工科男生最喜欢的大学比作霍格沃茨魔法学校,那么唯一能和量子力学相提并论的就是黑魔法。然而,量子理论的神秘并不是由于物理学家的神秘性。事实上,在量子理论诞生的摇篮里,它只是一个无害的学科,专门研究电子和小玩意。
然而“量子”这个现在看起来很强大的名字,原本是指微观世界中“一个接一个”的不连续能量。这一切都源于一个物理灵异。每当你打开手电筒,无数的光子直射到远处,就像炮弹从密室里出来一样。许多著名的科学家(牛顿、爱因斯坦、普朗克)都做过许多权威的实验,毫无疑问地证明了光是一种粒子。
麦克斯韦妖是耗散结构的雏形。一个隔热的容器被分成两个相等的隔间,中间有一扇由恶魔控制的小门。当容器中的空气分子做不规则的热运动时,就会撞在门上。门可以选择性地将较快的分子放入一个隔间,将较慢的分子放入另一个隔间,这样一个隔间会比另一个隔间高。这个温差可以用来驱动热机做功。这是第二种永动机的一个例子。