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物理学四大神兽:乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦兽等猫

2024-02-26 20:21:14信息公告28

那么,这四只神兽到底是谁呢? 芝诺乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔猫并称为物理学的四大神兽。 那么,它们各自代表什么呢? 今天,让我们来看看物理学的四大神兽。N8N物理好资源网(原物理ok网)

芝诺的乌龟N8N物理好资源网(原物理ok网)

阿喀琉斯是古希腊神话中的奔跑英雄。 在他和乌龟的赛跑中,他比乌龟快十倍。 乌龟在前面一百米处跑,他在后面追,但他追不上乌龟。 因为在比赛中,追赶者首先要到达被追赶者的起点。 当阿喀琉斯追到100米时,乌龟又向前爬了10米,这样就产生了一个新的起点; 阿基里斯必须继续追,当他追上乌龟已经爬行的10米时,乌龟又向前爬了1米,阿基里斯只能再追那1米。 这样,乌龟就会创造无限个起点,并且它总能在起点和它自己之间创造一个距离。 无论距离有多小,只要乌龟不断地向前爬行物理学四大神兽薛定谔的猫,阿喀琉斯就永远追不上。 骑上乌龟吧!N8N物理好资源网(原物理ok网)

在现实生活中,我们当然可以知道阿喀琉斯可以轻松追上芝诺的乌龟。 这是违背现实的悖论。 但从理论上讲,当两者之间的距离可以无限细分时,芝诺的乌龟和阿基里斯永远保持着距离。 尽管这个距离将无限小,但阿喀琉斯永远追不上。 不如芝诺的乌龟。N8N物理好资源网(原物理ok网)

事实上,这样一个悖论的发生就是无穷大应用于现实。 任何涉及无穷大的概念实际上都是不合理的。 现实生活中我们无法实现无限细分。 现代,人们对​​无穷大进行了越来越多的研究。 我们终于拥有了“极限”这一武器。 芝诺的乌龟将有限定义为无限。 阿基里斯无限追逐芝诺乌龟的时间最终加起来无限接近阿基里斯追逐芝诺乌龟的时间。 这是因为有限和无限被细分而产生了悖论。N8N物理好资源网(原物理ok网)

拉普拉斯兽N8N物理好资源网(原物理ok网)

这种神兽是法国数学家拉普拉斯在1814年提出的,它是一种能够预测万物和未来的神兽。 人们将其比喻为“宏观经典力学”的守护神。N8N物理好资源网(原物理ok网)

这头神兽到底有多强? 它是由拉普拉斯结合经典力学、天体力学、概率论等基础理论提出的。 这种神兽是因果论的代表,该理论认为宇宙现在的状态是由过去造成的,即过去的因有现在的果。 这种神兽相信一切都是命中注定的,一切都是可以预见的。N8N物理好资源网(原物理ok网)

那么这只神兽是如何预测未来的呢? 如果它能知道宇宙中每一个微观粒子此刻的位置和动量,那么它就可以利用牛顿公式计算出这些微观粒子在下一秒甚至更长时间内的位置和动量,而这个信息就代表了未来。 这意味着这只神兽知道宇宙诞生和终结的每一分每一秒,能够清楚地推算出人类的命运,世界变成了一场可逆转的游戏。N8N物理好资源网(原物理ok网)

不幸的是,拉普拉斯兽最终还是死了。 上世纪量子力学发展后,人们普遍认识到宇宙是不确定的,而蝴蝶效应就是这种不确定性的有力证明。 为此,这一现象,被称为宏观力学的守护神,野兽陨落了N8N物理好资源网(原物理ok网)

麦克斯韦妖N8N物理好资源网(原物理ok网)

1871 年,物理学家詹姆斯·麦克斯韦想通过想象一个能够检测和控制单个分子运动的怪物来说明违反热力学第二定律的可能性。 热力学第二定律可以表述为:不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他效应,或者不可能从单一热源获取热量并完全转化为热量。有用的工作不会产生其他影响,否则它是不可逆转的。 热过程中熵的轻微增加总是大于零。N8N物理好资源网(原物理ok网)

在麦克斯韦的构想中,麦克斯韦妖极其聪明,可以追踪每个分子的行踪,辨别它们各自的速度。 哥布林掌握和控制高温系统和低温系统之间的分子通道。 它利用了分子运动速度的统计分布特性。 通过这么一个可以控制分子运动的小妖精物理学四大神兽薛定谔的猫,只允许快的分子从低温运动到高温,而让慢的分子从高温运动到低温。 在“小妖精”的这种管理方式下,两侧的温差会逐渐增大。 高温区的温度会越来越高,低温区的温度会越来越低。 这个麦克斯韦妖是第二类永动机的一个例子。N8N物理好资源网(原物理ok网)

然而麦克斯韦妖需要信息来区分慢分子和快分子,而信息不可能白白获得,因此引入了信息熵的概念。 兰道尔原理在信息熵和能量之间建立了严格的限制关系。 麦克斯韦妖被逐出热力学第二定律的领域。 尽管人们非常希望麦克斯韦妖真的存在,并且直到21世纪,人们仍在研究如何创造麦克斯韦妖,但仍然没有任何进展。N8N物理好资源网(原物理ok网)

薛定谔的猫N8N物理好资源网(原物理ok网)

薛定谔猫是奥地利著名物理学家薛定谔于1935年提出的思想实验,它将微观领域的量子行为延伸到宏观世界,试图从宏观尺度解释微观尺度的量子叠加原理。N8N物理好资源网(原物理ok网)

实验过程如下:将一只猫放进一个封闭的不透明盒子里,盒子里放入一个放射性原子(衰变概率为50%)、一个粒子探测装置、一瓶剧毒物质和一把锤子。 如果放射性物质发生衰变,粒子探测器可以接收衰变发出的粒子,然后发出信号,让锤子击碎装有剧毒物质的瓶子。 这样一来,猫肯定会死。 如果粒子不腐烂,猫就会活下来。 换句话说,猫的状态是由粒子是否衰变决定的。N8N物理好资源网(原物理ok网)

根据经典物理学,这两种结果之一必须发生在盒子内部,而外部观察者在盒子打开之前无法知道里面有什么。 在量子世界中,当盒子关闭时,整个系统保持在不确定的波动状态,即猫的生与死的叠加。 猫是死是活只有在盒子打开后才能确定,并且物质在外部观察者观察时以粒子的形式表达。N8N物理好资源网(原物理ok网)

薛定谔提出这个思想实验的初衷并不是为了证明什么,而是为了表达他对波恩统计解释的不满,讽刺哥本哈根解释。 这只是一次无心的尝试,犯了一个错误……薛定谔用猫实验将微观和宏观结合起来。 它们连接在一起,将量子行为延伸到宏观世界,以便在观察介入时验证量子的存在形式。 然而,这个实验成功地将问题从讨论微观不确定性原理转向了宏观不确定性原理。 客观规律不以人的意志为转移。 猫既生又死的事实违反了宏观世界的逻辑思维。N8N物理好资源网(原物理ok网)

作为物理学四大神兽之一,薛定谔猫的诞生备受争议,也是目前唯一幸存的神兽。 随着量子物理学的发展,薛定谔的猫也延伸到平行宇宙等物理问题和哲学争议。 以上是简单的介绍。 如果需要进一步解释,则需要量子力学知识。N8N物理好资源网(原物理ok网)

好吧,这就是物理学中的四大神兽。 或许未来科学界还会出现更多的神兽,但无论怎样,每一个神兽的出现和死亡都代表着人类科学的进步。 这是最后一件事。 是的,不是吗? 你怎么看呢?N8N物理好资源网(原物理ok网)