物理学神兽分别对应什么实验 经典物理学四大神兽介绍( 二 )


于是,量子力学奠基人之一的薛定谔提出了这样的一个思想实验 。在一个密闭的箱子中,放置一块放射性物质,如果它发生衰变,由此产生的粒子将会触发盖革计器放电,通过继电器释放出铁锤,铁锤掉下来砸破毒药瓶,引发箱子内的猫死亡 。如果放射性物质没有衰变,箱子内的猫仍然是活着的 。
根据哥本哈根诠释,在没有打开箱子进行观测时,放射性物质的衰变是不确定的,处于叠加态,这就会导致箱子内的猫也处于不确定的“又死又活”状态 。这就是著名的薛定谔的猫 。

物理学神兽分别对应什么实验 经典物理学四大神兽介绍

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对此,多世界诠释或者说平行宇宙理论被提出来 。箱子内的猫其实既活着,又死了,这会衍生出两个互不相干的平行宇宙,每条时间线中的观测者都会观测到确定的状态 。
(3)麦克斯韦妖
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熵增定律表明,孤立系统的有序度只会越来越低,混乱度只会越来越高,这是不可逆转的过程 。举个例子,水和乙醇混合之后,无法自发地分离出纯净的水和乙醇 。
由于整个宇宙被认为是孤立系统,这意味着宇宙注定在未来达到熵值最大的热寂状态,那时的宇宙将会陷入完全的死寂之中 。
但根据著名物理学家麦克斯韦的设想,宇宙或许还有救,这就需要麦克斯韦妖 。
麦克斯韦妖可以控制每个粒子的运动,意味着这种“神兽”具有逆熵的能力,让混合后的水和乙醇分子单独分开,也能让宇宙中的其他粒子变得更有序,从而扭转宇宙的热寂结局 。
(4)拉普拉斯妖
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这只“神兽”最初由物理学家、数学家拉普拉斯提出 。从微观上来看,宇宙万物都是粒子,宇宙的运转是所有粒子共同运动的结果 。拉普拉斯妖知道宇宙中所有粒子的动量和位置,所以宇宙中发生的一切事情都是注定的,而且都能被计算出来 。
但随着量子力学的发展,物理学家意识到微观世界被不确定性所支配,我们根本不可能同时准确测出一个粒子的动量和位置 。
【物理学神兽分别对应什么实验 经典物理学四大神兽介绍】另外,根据混沌理论,在我们试图计算粒子的未来时,我们的计算行为会影响到粒子的运动,这种差异会被逐渐放大,从而导致结果变得不可预测 。

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