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物理神獸除四大神獸外還有哪些

發布時間:2023-04-18 16:36:05

① 除了薛定諤的貓,物理學四大神獸,你還知道幾個

在現代科學中,尤其是量子力學的不確定性原理的出現一下子打破了決定論,因為我們甚至無法確定單個粒子的狀態,所以我們如何預測整個宇宙。

第一個是芝諾烏龜,古希臘數學家芝諾,在以前的490年-425前他就針對運動的不可分割性提出了著名的芝諾悖論,他說烏龜從起點到終點,我們需要先完成1/2的旅程,然後再完成剩餘的1/2的旅程,並繼續完成剩餘的1/2的旅程,然後我們不斷重復,永不結束,這個故事的延伸和阿基里斯追逐烏龜本質上是一樣的,芝諾悖論包含了微積分的概念,在此我不再闡述它的深層原理,在通用語言中,問題是無限數量的元素組合可以獲得有限值。

關於除了薛定諤的貓物理學四大神獸你還知道幾個呢的問題,今天就解釋到這里。

② 物理學界的四大神獸除了「薛定諤的貓」,還有誰

芝諾的烏龜,拉普拉斯魔,麥克斯韋妖,還有薛定諤的貓,其實我覺得還應該加上洛倫茲的蝴蝶,至於巴甫洛夫的狗和摩爾根果蠅就不算了,因為神獸都是思想實驗中的,就是說實際上不存在,而狗和果蠅是實際存在的。

薛定諤的貓(英文名稱:Schrödinger』s Cat)是奧地利著名物理學家薛定諤(Erwin Schrödinger, 1887年8月12日~1961年1月4日)提出的一個思想實驗,是指將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死。

如果鐳不發生衰變,貓就存活。根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這只既死又活的貓就是所謂的「薛定諤貓」。但是,不可能存在既死又活的貓,則必須在打開容器後才知道結果。

該實驗試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題,巧妙地把微觀物質在觀測後是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯系起來,以此求證觀測介入時量子的存在形式。隨著量子物理學的發展,薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題和哲學爭議。

薛定諤貓態含義:

美國科學家宣布,他們成功讓6個鈹離子系統實現了自旋方向完全相反的宏觀量子疊加態,也就是量子力學理論中的「薛定諤貓」態。

根據量子力學理論,物質在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態並存的奇特狀況,這被稱為有效的相干疊加態。由大量微觀粒子組成的宏觀世界是否也遵循量子疊加原理?奧地利物理學家薛定諤為此在1935年提出著名的「薛定諤貓」佯謬。

「薛定諤貓」佯謬假設了這樣一種情況,將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。

根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這只既死又活的貓就是所謂的「薛定諤貓」。

顯然,既死又活的貓是荒鍵州謬的,可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確稿和蔽定原理,客觀規律不以人的意志為轉移,貓既活又死違背了邏輯思維。薛定諤想要藉此闡述的物理問題,宏觀世界是否也遵從適用於微觀尺度的量子疊加原理。

「薛定諤貓」佯謬巧妙地把微觀放射源和宏觀的貓聯系起來,旨在否定宏觀世界存在量子疊加態。然而隨著量子力學的發展,科學家已先後通過各種方案棚嫌獲得了宏觀量子疊加態。

此前,科學家最多使4個離子或5個光子達到「薛定諤貓」態。如何使更多粒子構成的系統達到這種狀態並保存更長時間,已成為實驗物理學的一大挑戰。

③ 除了薛定諤的貓,物理學上還有哪些著名的神獸

除了薛定的諤貓,物理學上還有四大著名神獸:芝諾的烏龜,拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛定的諤貓。下面,我將為你依次分析我所理解的物理學中四大著名神獸。

諾的烏龜對應的是微積分,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,也就是說,如果將距離的長度無限延續下去,人是無法追上烏龜的,但是在現實中,人卻可以隨意追得上烏龜,所以,可以說芝諾的烏龜運動駁論是錯誤的。

以上就是本人對於物理學上著名的四大神獸所做的見解,如果你還有其他見解,歡迎寫在評論區,我們一起探討。

④ 物理界4大神獸是什麼

物理學的四大神獸都有芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛定諤的貓。分別對應微積分、經典力學、熱力學第二定律和量子力學。

芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛定諤的貓悄盯能製造宇宙超越生死。

物理學介紹:

物理學(physics)是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。

物理學起始於伽利略和牛頓的年代,它已經成為一門有眾多分支的基礎科學。物理學是一門實驗科學,也是一吵運螞門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。物理學充分用數學作為自己的工作語言,它是當今最升埋精密的一門自然科學學科。

以上內容參考 網路-物理學

⑤ 物理學八大神獸是什麼

物理學沒有八大神獸,而是公認的四大神獸。物理學公認的是4大神獸。分別是芝諾烏龜,拉普拉斯,獸麥克斯韋妖,薛定諤的貓。

物理學四大神獸詳細介紹:

1、芝諾烏龜

古希臘數學家芝諾,針對運動的不可分性提出了著名的芝諾悖論,說一隻烏龜從起點走到終點,要先走完1/2路程,再走完剩下的1/2路程,繼續走完剩下的1/2路程,一直重復下去,永遠走不完。這個故事的延伸,還有阿基里斯追龜等等,本質上都是一樣的,芝諾悖論蘊含了微積分的思想.

2、拉普拉斯獸

法國物理學家拉普拉斯,是號鍵襪稱將上帝趕出宇宙的人,他提出的拉普拉斯方程廣泛應用於各個領域。

他還是經典力學的堅定擁護者,也是決定論的支持者,基於經典力學,拉普拉斯提出如果有一個智者,知道我們宇宙之初,所有粒子的狀態,那麼他就可以根據所有的定律,推算出宇宙任何時間的狀態。

3、麥克斯韋妖

麥克斯韋妖是大物理學家麥克斯韋,在1871年針對熱力學提出的一個假想實驗。要破解麥克斯韋妖,需要明白這只妖區分慢分子和快分子,是需要信息的,而信息的獲得,也不可能無勞而獲,從而引出信息熵的概念,蘭道爾原理在信息熵和能量之間,建蔽唯立起了嚴格的限制關系,使得麥克斯韋妖不可能存在。

4、薛定諤的貓

這只貓把物理學折騰了快一個世紀,到目前都沒有讓人信服的詮釋。1935年,奧地利物理學家薛定諤,針對量子力學的邊界問題,提出了著名的思想實驗薛定諤的貓,該問題直指量子力學在微觀和宏觀的過渡邊界,把微觀的不確定宏亮培性帶到了宏觀世界。

⑥ 物理學八大神獸是什麼

物理學只有四大神獸:

1、薛定諤的貓:超越生死。

薛定諤的貓是一隻量子神獸,這是量子力學中最著名的思想實驗之一。假設一隻貓關在裝有少量鐳和毒葯的密閉容器內,鐳的衰變幾率為50%,如果鐳衰變,就會打碎裝有毒葯的裝置,這樣的話貓就會死,但是如果鐳不發生衰變,那麼貓就不會死,

從人的角度思考,貓要麼活著,要麼死了,但是從量子理論考慮,鐳的衰變和沒有衰變兩種狀態會疊加,所以貓的狀態應該是處於活著和死了之間,也可以說貓活著也可以說貓死了。這就是薛定諤的貓,而我們打開盒子之後疊加開就會結束,這樣觀測到的是一個疊加態坍縮的結果。

(6)物理神獸除四大神獸外還有哪些擴展閱讀:

當時麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機制。但他無法清晰地說明這種機制。他只能詼諧地假定一種「妖」,能夠按照某種秩序和規則把作隨機熱運動的微粒分配到一定的相格里。麥克斯韋妖是耗散結構的一個雛形。

可以簡單的這樣描述,一個絕熱容器被分成相等的兩格,中間是由「妖」控制的一扇小「門」,容器中的空氣分子作無規則熱運動時會向門上撞擊,「門」可以選擇性的將速度較快的分子放入一格,而較慢的分子放入另一格,這樣,其中的一格就會比另外一格溫度高,可以利用此溫差,驅動熱機做功。這是第二類永動機的一個範例。

⑦ 物理學「四大神獸」:除了薛定諤的貓,另外三個是什麼

這只“神獸”最初由物理學家、數學家拉普拉斯提出。從微觀上來看,宇宙萬物都是粒子,宇宙的運轉是所有粒子共同運動的結果。拉普拉斯妖知道宇宙中所有粒子的動量和位置,所以宇宙中發生的一切事情都是註定的,而且都能被計算出來。

但隨著量子力學的發展,物理學家意識到微觀世界被不確定性所支配,我們根本不可能同時准確測出一個粒子的動量和位置。另外,根據混沌理論,在我們試圖計算粒子的未來時,我們的計算行為會影響到粒子的運動,這種差異會被逐漸放大,從而導致結果變得不可預測。

最後,如果讓這物理學四大神獸互相掐架,大家覺得誰會贏呢?

⑧ 物理界的四大神獸是什麼

物理界的四大神獸是芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛定諤的貓。

物理學上有四大神獸,芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛定諤的貓,分別對應著微積分、經典力學、熱力學嫌薯第二定返裂律和量子力學。這四大神獸並不弱於傳說中的青龍、白虎、朱雀、玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛定諤的貓能製造宇宙超越生死。

它們亦正亦邪,既給聰明的科學家帶來困擾,也給企圖進化成神的人類指明了道路。在科學這座庄嚴的殿堂里,沒有蠻橫的神獸,只有被馴服的寵物。

薛定諤介紹

埃爾溫·薛定諤,男,奧地利物理學家,量子力學奠基人之一,發展了分子生物學。維也納大學哲學博士,蘇黎世大學、柏林大學和格拉茨大學教授,在都柏林高級研究所理論物理學研究組中工作17年。因發展了原子理論,和保羅·狄拉克共獲1933年諾貝爾物理學獎,又於1937年榮獲馬克斯·普朗克獎章。

物理學方面,在德布羅意物質波理論的基礎上,建立了波動漏者閉力學。由他所建立的薛定諤方程是量子力學中描述微觀粒子運動狀態的基本定律,它在量子力學中的地位大致相似於牛頓運動定律在經典力學中的地位。提出薛定諤貓思想實驗,試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性,亦研究有關熱學的統計理論問題。

⑨ 物理學的四大神獸,除了薛定諤的貓還有哪些

物理學的四大神獸分別是薛定諤的貓、拉普拉斯妖、麥克斯韋妖、芝諾龜

薛定諤的貓:反抗量子力學的神獸卻叛變成護法神獸

薛定諤的貓是為了反擊海森堡的測不準原理而誕生的,海森堡的測不準原理則是指,你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度,粒子位置的不確定性,必然大於或等於普朗克常數除於4π(ΔxΔp≥h/4π)。

薛定諤提出在一個盒子里有一隻貓,以及少量放射性物質。之後,有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這只貓,同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。

在過去的幾十年裡,物理學家成功地在實驗室中實現了多種薛定諤貓態,將物質微粒轉變為「既是 A 又是 B」的疊加態,並探測它們的性質。

拉普拉斯妖:每個人都是機械宇宙的傀儡

1687年牛頓發表了《自然哲學的數學原理》,這是第一次科學革命的集大成之作,被認為是古往今來最偉大的科學著作,這本書標志著牛頓經典力學體系的建立,預示著科學時代的到來。而這本書也闡釋了牛頓的宇宙觀,牛頓認為世界就好像一個鍾表,當鍾表師傅完成裝配之後,將鍾表上發條,接著鍾表會自行運作,師傅不會再過問。

所以牛頓一直也就認為宇宙存在第一推動力,他是這樣說的: 「一切物體開始運動必有第一推動力,那就是造物主」。也就是上帝(第一推動力)給整個宇宙上好發條之後,整個宇宙就開始自行運轉。第一推動力幫助牛頓解決了「太陽系如何形成」、「地球何以會繞太陽運轉」這些問題。

牛頓的機械宇宙觀也影響了他的鐵粉拉普拉斯。

拉比牛頓更為極端,牛頓還認為宇宙存在第一推動力,而拉普拉斯則認為世間萬物(包括人類、社會)都逃不過確定的物理定律的掌控,所以也就不存在什麼上帝,世間萬物都是按照其既有規律來運動發展,所以他認為宇宙不存在什麼上帝。

拉普拉斯指出:我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去果以及未來的因。如果一個智能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置,假如他也能夠對這些數據進行分析,那宇宙里最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。對於這智者來說沒有事物會是含糊的,而未來只會像過去般出現在他面前。

簡單來說就是存在一個智者,能夠清楚的知道宇宙中某一刻當中所有的物質,包括宇宙中每個原子確切的位置和動量。他能知道所有物質的運動狀態和位置,還有所受到的力。還能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。而且這個智者,還擁有足夠強大的運算能力,能夠分析並對數據進行處理!

這個智者就是拉普拉斯妖,拉普拉斯妖是基於經典力學可逆過程而誕生的。可逆性是指時間反演,即過程按相反的順序進行。在經典力學的運動方程中,把時間參量 t換成-t,就意味著過程按相反的順序歷經原來的一切狀態,最後回到初始狀態。

正是因為基於力學過程的可逆性,所以拉普拉斯妖才可以做到沒有什麼事情可以難倒他,他也沒有什麼事情是模糊的,一切都是可知的,未來只會像過去一樣出現在他眼前!

但是後來克勞修斯提出了熱力學第二定律,也就是熵增定律:

在絕熱條件下,只可能發生dS≥0 的過程,其中dS = 0 表示可逆過程;dS>0表示不可逆過程,dS<0 過程是不可能發生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。因此,在絕熱條件下,一切可能發生的實際過程都使系統的熵增大,直到達到平衡態。

絕熱過程是一個絕熱體系的變化過程,即體系與環境之間無熱量交換的過程。在絕熱過程中,Q = 0 ,有ΔS(絕熱)≥ 0(大於時候不可逆,等於時候可逆) 或 dS(絕熱)≥0 (>0不可逆;=0可逆)

熵增原理的出現表示經典力學的可逆性並不適用於所有情況,它只在有普遍的力學原理做保證的情況下才准確,熱運動就是一個不可逆的過程。

熱力學第二定律的出現徹底擊殺了拉普拉斯妖,也宣告了牛頓機械宇宙論的破產。

麥克斯韋妖:想要拯救宇宙的小妖精

同樣是源自於熱力學第二定律,熱力學第二定律的提出導致了熱寂說一度流行,熱寂說將熵增原理擴大到整個宇宙,將整個宇宙當成一個孤立系統,認為宇宙的熵會趨向極大,最終達到熱平衡狀態,即宇宙每個地方的溫度都相等。

麥克斯韋在聽到熱寂說之後,立即腦洞大開,首先從概率統計的角度認真思考這個假說,意識到對於宇宙這種「開放系統」來說,一定存在某種機制,使得在某種條件下,會存在貌似「違反了」熱力學第二定律的情況。

1871年,他在《熱理論》一書的末章《熱力學第二定律的限制》中,設計了一個假想的存在物,即著名的「麥克斯韋妖」(Maxwell'sdemon)。

在麥克斯韋構想中,麥克斯韋妖有極高的智能,可以追蹤每個分子的行蹤,並能辨別出它們各自的速度。這個理想實驗如下:

「我們知道,在一個溫度均勻的充滿空氣的容器里的分子,其運動速度決不均勻,然而任意選取的任何大量分子的平均速度幾乎是完全均勻的。現在讓我們假定把這樣一個容器分為兩部分,A和B,在分界上有一個小孔,在設想一個能見到單個分子的存在物,打開或關閉那個小孔,使得只有快分子從A跑向B,而慢分子從B跑向A。這樣,它就在不消耗功的情況下,B的溫度提高,A的溫度降低,從而與熱力學第二定律發生了矛盾"。

而這個存在物就是「麥克斯韋妖」,小妖精掌握和控制著高溫系統和低溫系統之間的分子通道。它利用了分子運動速度的統計分布性質。因為根據麥克斯韋分布,即使是低溫區,也有不少高速分子,高溫的系統中也有低速度的分子,通過這樣一個能夠控制分子運動的小妖精,在兩系統的中間設置一個門,只允許快分子從低溫往高溫運動,慢分子則從高溫往低溫運動,在「小妖」的這種管理方式下,兩邊的溫差會逐漸加大,高溫區的溫度會越來越高,低溫區的溫度越來越低。

那麼究竟會不會存在麥克斯韋小妖呢?因為如果麥克斯韋小妖真的存在的話,熱寂說就不攻自破,宇宙就「得救」 了,除此之外,我們就有可能造出違反熱力學第二定律的第二類永動機。從單一熱源吸取熱量使之完全變成有用功並且不產生其他影響就是第二類永動機。

1961年,美國IBM的物理學家羅夫·蘭道爾提出並證明了提出了一個著名的把信息理論和物理學的基本問題聯系起來的定理——蘭道爾原理,這個原理就是:擦除1比特的信息將會導致kBln2的熱量的耗散。

這個原理也解釋了我們的電腦為什麼會不斷發熱,比如我們刪除了電腦里存儲的一段資料,假設一個隨機二元變數的熵是1比特,具有固定數值時的熵為0,消除信息的結果使得這個2元系統的熵從0增加到1比特,必然有電能轉換成了熱能被釋放到環境中,所以我們的電腦不斷發熱。

蘭道的同事貝內特敏銳地發現這個原理可以適用於「麥克斯韋妖」身上,他經過不斷研究,在1982年的論文里表示:不耗散能量的「麥克斯韋妖」不存在,並且,這種耗散是發生在「妖」對上一個判斷「記憶」的消除過程中,「遺忘」需要以消耗能量為代價,這個過程是邏輯不可逆的。

而2003年,貝內特更是總結道: 任何邏輯上不可逆的信息操縱過程,例如擦除1比特的信息,或者是合並兩條計算路徑,一定伴隨著外部環境或者是信息存儲載體以外的自由度的熵增。

從而將麥克斯韋妖徹底從熱力學第二定律中驅逐了出去,但是並沒有徹底擊殺麥克斯韋妖,它在物理學中還有很大的作用。

芝諾龜:極限難題終引發數學大危機

阿基里斯(又名阿喀琉斯)是古希臘神話中善跑的英雄。在他和烏龜的競賽中,他速度為烏龜十倍,烏龜在前面100米跑,他在後面追,但他不可能追上烏龜。因為在競賽中,追者首先必須到達被追者的出發點,當阿喀琉斯追到100米時,烏龜已經又向前爬了10米,於是,一個新的起點產生了;阿喀琉斯必須繼續追,而當他追到烏龜爬的這10米時,烏龜又已經向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那個1米。就這樣,烏龜會製造出無窮個起點,它總能在起點與自己之間製造出一個距離,不管這個距離有多小,但只要烏龜不停地奮力向前爬,阿喀琉斯就永遠也追不上烏龜!

「烏龜」 動得最慢的物體不會被動得最快的物體追上。由於追趕者首先應該達到被追者出發之點,此時被追者已經往前走了一段距離。因此被追者總是在追趕者前面。」

這就是在芝諾悖論下誕生的芝諾龜,這個悖論之所以會產生,是因為芝諾與我們採取了不同的時間系統。人們習慣於將運動看做時間的連續函數,而芝諾的解釋則採取了離散的時間系統。即無論將時間間隔取得再小,整個時間軸仍是由無限的時間點組成的。換句話說,連續時間是離散時間將時間間隔取為無窮小的極限。

這個問題在很長一段時間都沒有被解決。因為這涉及到極限問題,而當時實數理論並沒有得到完善。

後來,牛頓的微積分因為「無窮小量究竟是否為0」這個爭議將極限問題引發的數學危機掀至高潮,差點顛覆了整個數學大廈。

後來,在魏爾斯特拉斯「分析算術化」運動的引領下,實數理論得到完善,極限問題得到解決,芝諾龜也被順利消滅。

這就是物理四大神獸,它們的出現可以說促進了科學的大發展。

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