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物理学四大神兽,除了“薛定谔的猫”, 你还知道哪几个?

科普小知识2022-07-25 09:38:00
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物理学是一门研究物质运动最普遍的规律和物质基本结构的学科。它分为纯物理和多学科物理,其中纯物理分为:1。经典力学;2.热力学和统计力学;3.电磁学;4.相对性;5.量子力学。

如果有深入研究过物理的朋友,他们应该知道上面的许多分支都很模糊。

然而,科学家在解释一些难懂的知识时会使用一些恰当的隐喻。

在科学史上,有非常有趣的“四种神秘的物理生物”。

在这篇文章中,让我们来看看谁是“物理学的四大神话”。

1.薛定谔的猫

这只猫,不管是在物理课本里还是平时读一些科普文章,都会被很多人看到。

这只猫已经把物理学扩展到更广的范围,但是科学家们已经把它折腾了将近一个世纪,还没有得出一个明确的结论。

1935年,奥地利物理学家薛定谔针对量子力学的边界问题提出了著名的思想实验“薛定谔的猫”。这个问题直接指向微观和宏观之间量子力学的过渡边界,给宏观世界带来微观的不确定性。

实验简单地说:一只猫被锁在一个封闭的没有窗户的盒子里,盒子里有一些放射性物质。一旦放射性物质衰变,一个装置将导致锤子打碎毒瓶并毒死猫。另一方面,猫可以存活而不腐烂。

概率取决于量子随机性。

薛定谔设计这个可怕的实验是为了挖掘量子理论荒谬的一面。根据量子支持者的解释,在打开盒子看猫之前,猫不是生的或死的,而是处于一种典型的量子状态,即一种生物和非生物叠加的奇异状态。

这个实验并非未知。我记得刘的《球状闪电》一书也用了类似的理论,甚至加入了自己的理解。

2.芝诺乌龟

古希腊数学家芝诺(490-425年前)为运动的不可分割性提出了著名的芝诺悖论。

说:一只乌龟从起点到终点,它必须先走1/2的距离,然后剩余1/2的距离,继续走剩余1/2的距离...不断重复,永远不要结束。

这个故事的延伸和阿喀琉斯对海龟的追求本质上是一样的。芝诺悖论包含了微积分的思想。

《庄子·天下》也提到:

"如果你走一英尺,你可以每天走一半,它会永远持续下去。"

芝诺悖论与庄子悖论的不同之处在于,芝诺悖论在一定时期内具有相同的行走距离(即相同的速度),而庄子的时间是相同的,但在这段时期内工作越来越少(速度越来越慢)。可以看出,芝诺限制了时间,而庄子的理论可以使时间无限。

3.拉普拉斯野兽

法国物理学家拉普拉斯自称“将上帝驱逐出宇宙”。他的拉普拉斯方程被广泛应用于各个领域。

他也是经典力学和决定论的坚定支持者。基于经典力学,拉普拉斯提出,如果有一个聪明人知道宇宙开始时所有粒子的状态,那么他就可以根据所有定律计算出宇宙在任何时候的状态。

这个智者被嘲笑为拉普拉斯野兽。

4.麦克斯韦恶魔

麦克斯韦妖是伟大的物理学家麦克斯韦在1871年为热力学提出的一个假设实验。想象来说明违反热力学第二定律的可能性。

那时,麦克斯韦意识到自然界中有一种能量控制机制,它反对熵的增加。但是他不能清楚地解释这个机制。他只能开玩笑地假设,一个“恶魔”可以按照一定的顺序和规则,将在热量中随机运动的粒子分配到特定的相。麦克斯韦妖是耗散结构的雏形。

它可以简单地描述如下:一个隔热容器被分成两个相等的隔间,中间有一个由“恶魔”控制的小“门”。当进行不规则的热运动时,容器中的空气分子会撞击门。“门”可以选择性地将较快的分子放在一个隔室中,将较慢的分子放在另一个隔室中。这样,一个隔间会比另一个高格温。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。

摘要

除了物理学中的实际知识,大多数其他理论知识都相当模糊。科学家可以用各种隐喻来解释这些知识,让原本枯燥的物理变得非常有趣,对一个理科学生来说是“浪漫的”。