① 除了薛定谔的猫,物理学四大神兽,你还知道几个
在现代科学中,尤其是量子力学的不确定性原理的出现一下子打破了决定论,因为我们甚至无法确定单个粒子的状态,所以我们如何预测整个宇宙。
第一个是芝诺乌龟,古希腊数学家芝诺,在以前的490年-425前他就针对运动的不可分割性提出了着名的芝诺悖论,他说乌龟从起点到终点,我们需要先完成1/2的旅程,然后再完成剩余的1/2的旅程,并继续完成剩余的1/2的旅程,然后我们不断重复,永不结束,这个故事的延伸和阿基里斯追逐乌龟本质上是一样的,芝诺悖论包含了微积分的概念,在此我不再阐述它的深层原理,在通用语言中,问题是无限数量的元素组合可以获得有限值。
关于除了薛定谔的猫物理学四大神兽你还知道几个呢的问题,今天就解释到这里。
② 物理学界的四大神兽除了“薛定谔的猫”,还有谁
芝诺的乌龟,拉普拉斯魔,麦克斯韦妖,还有薛定谔的猫,其实我觉得还应该加上洛伦兹的蝴蝶,至于巴甫洛夫的狗和摩尔根果蝇就不算了,因为神兽都是思想实验中的,就是说实际上不存在,而狗和果蝇是实际存在的。
薛定谔的猫(英文名称:Schrödinger’s Cat)是奥地利着名物理学家薛定谔(Erwin Schrödinger, 1887年8月12日~1961年1月4日)提出的一个思想实验,是指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死。
如果镭不发生衰变,猫就存活。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。但是,不可能存在既死又活的猫,则必须在打开容器后才知道结果。
该实验试图从宏观尺度阐述微观尺度的量子叠加原理的问题,巧妙地把微观物质在观测后是粒子还是波的存在形式和宏观的猫联系起来,以此求证观测介入时量子的存在形式。随着量子物理学的发展,薛定谔的猫还延伸出了平行宇宙等物理问题和哲学争议。
薛定谔猫态含义:
美国科学家宣布,他们成功让6个铍离子系统实现了自旋方向完全相反的宏观量子叠加态,也就是量子力学理论中的“薛定谔猫”态。
根据量子力学理论,物质在微观尺度上存在两种完全相反状态并存的奇特状况,这被称为有效的相干叠加态。由大量微观粒子组成的宏观世界是否也遵循量子叠加原理?奥地利物理学家薛定谔为此在1935年提出着名的“薛定谔猫”佯谬。
“薛定谔猫”佯谬假设了这样一种情况,将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活。
根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。
显然,既死又活的猫是荒键州谬的,可这使微观不确定原理变成了宏观不确稿和蔽定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。薛定谔想要借此阐述的物理问题,宏观世界是否也遵从适用于微观尺度的量子叠加原理。
“薛定谔猫”佯谬巧妙地把微观放射源和宏观的猫联系起来,旨在否定宏观世界存在量子叠加态。然而随着量子力学的发展,科学家已先后通过各种方案棚嫌获得了宏观量子叠加态。
此前,科学家最多使4个离子或5个光子达到“薛定谔猫”态。如何使更多粒子构成的系统达到这种状态并保存更长时间,已成为实验物理学的一大挑战。
③ 除了薛定谔的猫,物理学上还有哪些着名的神兽
除了薛定的谔猫,物理学上还有四大着名神兽:芝诺的乌龟,拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定的谔猫。下面,我将为你依次分析我所理解的物理学中四大着名神兽。
芝诺的乌龟对应的是微积分,芝诺的乌龟时空双修能缩地成寸,也就是说,如果将距离的长度无限延续下去,人是无法追上乌龟的,但是在现实中,人却可以随意追得上乌龟,所以,可以说芝诺的乌龟运动驳论是错误的。
以上就是本人对于物理学上着名的四大神兽所做的见解,如果你还有其他见解,欢迎写在评论区,我们一起探讨。
④ 物理界4大神兽是什么
物理学的四大神兽都有芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。分别对应微积分、经典力学、热力学第二定律和量子力学。
芝诺的乌龟时空双修能缩地成寸,拉普拉斯兽明察大道推演万物,麦克斯韦妖操控万物逆转阴阳,薛定谔的猫悄盯能制造宇宙超越生死。
物理学介绍:
物理学(physics)是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科,物理学研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律,因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
物理学起始于伽利略和牛顿的年代,它已经成为一门有众多分支的基础科学。物理学是一门实验科学,也是一吵运蚂门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。物理学充分用数学作为自己的工作语言,它是当今最升埋精密的一门自然科学学科。
以上内容参考 网络-物理学
⑤ 物理学八大神兽是什么
物理学没有八大神兽,而是公认的四大神兽。物理学公认的是4大神兽。分别是芝诺乌龟,拉普拉斯,兽麦克斯韦妖,薛定谔的猫。
物理学四大神兽详细介绍:
1、芝诺乌龟
古希腊数学家芝诺,针对运动的不可分性提出了着名的芝诺悖论,说一只乌龟从起点走到终点,要先走完1/2路程,再走完剩下的1/2路程,继续走完剩下的1/2路程,一直重复下去,永远走不完。这个故事的延伸,还有阿基里斯追龟等等,本质上都是一样的,芝诺悖论蕴含了微积分的思想.
2、拉普拉斯兽
法国物理学家拉普拉斯,是号键袜称将上帝赶出宇宙的人,他提出的拉普拉斯方程广泛应用于各个领域。
他还是经典力学的坚定拥护者,也是决定论的支持者,基于经典力学,拉普拉斯提出如果有一个智者,知道我们宇宙之初,所有粒子的状态,那么他就可以根据所有的定律,推算出宇宙任何时间的状态。
3、麦克斯韦妖
麦克斯韦妖是大物理学家麦克斯韦,在1871年针对热力学提出的一个假想实验。要破解麦克斯韦妖,需要明白这只妖区分慢分子和快分子,是需要信息的,而信息的获得,也不可能无劳而获,从而引出信息熵的概念,兰道尔原理在信息熵和能量之间,建蔽唯立起了严格的限制关系,使得麦克斯韦妖不可能存在。
4、薛定谔的猫
这只猫把物理学折腾了快一个世纪,到目前都没有让人信服的诠释。1935年,奥地利物理学家薛定谔,针对量子力学的边界问题,提出了着名的思想实验薛定谔的猫,该问题直指量子力学在微观和宏观的过渡边界,把微观的不确定宏亮培性带到了宏观世界。
⑥ 物理学八大神兽是什么
物理学只有四大神兽:
1、薛定谔的猫:超越生死。
薛定谔的猫是一只量子神兽,这是量子力学中最着名的思想实验之一。假设一只猫关在装有少量镭和毒药的密闭容器内,镭的衰变几率为50%,如果镭衰变,就会打碎装有毒药的装置,这样的话猫就会死,但是如果镭不发生衰变,那么猫就不会死,
从人的角度思考,猫要么活着,要么死了,但是从量子理论考虑,镭的衰变和没有衰变两种状态会叠加,所以猫的状态应该是处于活着和死了之间,也可以说猫活着也可以说猫死了。这就是薛定谔的猫,而我们打开盒子之后叠加开就会结束,这样观测到的是一个叠加态坍缩的结果。
(6)物理神兽除四大神兽外还有哪些扩展阅读:
当时麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。但他无法清晰地说明这种机制。他只能诙谐地假定一种“妖”,能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。麦克斯韦妖是耗散结构的一个雏形。
可以简单的这样描述,一个绝热容器被分成相等的两格,中间是由“妖”控制的一扇小“门”,容器中的空气分子作无规则热运动时会向门上撞击,“门”可以选择性的将速度较快的分子放入一格,而较慢的分子放入另一格,这样,其中的一格就会比另外一格温度高,可以利用此温差,驱动热机做功。这是第二类永动机的一个范例。
⑦ 物理学“四大神兽”:除了薛定谔的猫,另外三个是什么
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。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。
最后,如果让这物理学四大神兽互相掐架,大家觉得谁会赢呢?
⑧ 物理界的四大神兽是什么
物理界的四大神兽是芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。
物理学上有四大神兽,芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫,分别对应着微积分、经典力学、热力学嫌薯第二定返裂律和量子力学。这四大神兽并不弱于传说中的青龙、白虎、朱雀、玄武,芝诺的乌龟时空双修能缩地成寸,拉普拉斯兽明察大道推演万物,麦克斯韦妖操控万物逆转阴阳,薛定谔的猫能制造宇宙超越生死。
它们亦正亦邪,既给聪明的科学家带来困扰,也给企图进化成神的人类指明了道路。在科学这座庄严的殿堂里,没有蛮横的神兽,只有被驯服的宠物。
薛定谔介绍
埃尔温·薛定谔,男,奥地利物理学家,量子力学奠基人之一,发展了分子生物学。维也纳大学哲学博士,苏黎世大学、柏林大学和格拉茨大学教授,在都柏林高级研究所理论物理学研究组中工作17年。因发展了原子理论,和保罗·狄拉克共获1933年诺贝尔物理学奖,又于1937年荣获马克斯·普朗克奖章。
物理学方面,在德布罗意物质波理论的基础上,建立了波动漏者闭力学。由他所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律,它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。提出薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性,亦研究有关热学的统计理论问题。
⑨ 物理学的四大神兽,除了薛定谔的猫还有哪些
物理学的四大神兽分别是薛定谔的猫、拉普拉斯妖、麦克斯韦妖、芝诺龟
薛定谔的猫:反抗量子力学的神兽却叛变成护法神兽薛定谔的猫是为了反击海森堡的测不准原理而诞生的,海森堡的测不准原理则是指,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然大于或等于普朗克常数除于4π(ΔxΔp≥h/4π)。
薛定谔提出在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质。之后,有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫,同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。
在过去的几十年里,物理学家成功地在实验室中实现了多种薛定谔猫态,将物质微粒转变为“既是 A 又是 B”的叠加态,并探测它们的性质。
拉普拉斯妖:每个人都是机械宇宙的傀儡1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,这是第一次科学革命的集大成之作,被认为是古往今来最伟大的科学着作,这本书标志着牛顿经典力学体系的建立,预示着科学时代的到来。而这本书也阐释了牛顿的宇宙观,牛顿认为世界就好像一个钟表,当钟表师傅完成装配之后,将钟表上发条,接着钟表会自行运作,师傅不会再过问。
所以牛顿一直也就认为宇宙存在第一推动力,他是这样说的: “一切物体开始运动必有第一推动力,那就是造物主”。也就是上帝(第一推动力)给整个宇宙上好发条之后,整个宇宙就开始自行运转。第一推动力帮助牛顿解决了“太阳系如何形成”、“地球何以会绕太阳运转”这些问题。
牛顿的机械宇宙观也影响了他的铁粉拉普拉斯。
拉比牛顿更为极端,牛顿还认为宇宙存在第一推动力,而拉普拉斯则认为世间万物(包括人类、社会)都逃不过确定的物理定律的掌控,所以也就不存在什么上帝,世间万物都是按照其既有规律来运动发展,所以他认为宇宙不存在什么上帝。
拉普拉斯指出:我们可以把宇宙现在的状态视为其过去果以及未来的因。如果一个智能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置,假如他也能够对这些数据进行分析,那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的,而未来只会像过去般出现在他面前。
简单来说就是存在一个智者,能够清楚的知道宇宙中某一刻当中所有的物质,包括宇宙中每个原子确切的位置和动量。他能知道所有物质的运动状态和位置,还有所受到的力。还能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程,过去以及未来。而且这个智者,还拥有足够强大的运算能力,能够分析并对数据进行处理!
这个智者就是拉普拉斯妖,拉普拉斯妖是基于经典力学可逆过程而诞生的。可逆性是指时间反演,即过程按相反的顺序进行。在经典力学的运动方程中,把时间参量 t换成-t,就意味着过程按相反的顺序历经原来的一切状态,最后回到初始状态。
正是因为基于力学过程的可逆性,所以拉普拉斯妖才可以做到没有什么事情可以难倒他,他也没有什么事情是模糊的,一切都是可知的,未来只会像过去一样出现在他眼前!
但是后来克劳修斯提出了热力学第二定律,也就是熵增定律:
在绝热条件下,只可能发生dS≥0 的过程,其中dS = 0 表示可逆过程;dS>0表示不可逆过程,dS<0 过程是不可能发生的。但可逆过程毕竟是一个理想过程。因此,在绝热条件下,一切可能发生的实际过程都使系统的熵增大,直到达到平衡态。
绝热过程是一个绝热体系的变化过程,即体系与环境之间无热量交换的过程。在绝热过程中,Q = 0 ,有ΔS(绝热)≥ 0(大于时候不可逆,等于时候可逆) 或 dS(绝热)≥0 (>0不可逆;=0可逆)
熵增原理的出现表示经典力学的可逆性并不适用于所有情况,它只在有普遍的力学原理做保证的情况下才准确,热运动就是一个不可逆的过程。
热力学第二定律的出现彻底击杀了拉普拉斯妖,也宣告了牛顿机械宇宙论的破产。
麦克斯韦妖:想要拯救宇宙的小妖精
同样是源自于热力学第二定律,热力学第二定律的提出导致了热寂说一度流行,热寂说将熵增原理扩大到整个宇宙,将整个宇宙当成一个孤立系统,认为宇宙的熵会趋向极大,最终达到热平衡状态,即宇宙每个地方的温度都相等。
麦克斯韦在听到热寂说之后,立即脑洞大开,首先从概率统计的角度认真思考这个假说,意识到对于宇宙这种“开放系统”来说,一定存在某种机制,使得在某种条件下,会存在貌似“违反了”热力学第二定律的情况。
1871年,他在《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中,设计了一个假想的存在物,即着名的“麦克斯韦妖”(Maxwell'sdemon)。
在麦克斯韦构想中,麦克斯韦妖有极高的智能,可以追踪每个分子的行踪,并能辨别出它们各自的速度。这个理想实验如下:
“我们知道,在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子,其运动速度决不均匀,然而任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。现在让我们假定把这样一个容器分为两部分,A和B,在分界上有一个小孔,在设想一个能见到单个分子的存在物,打开或关闭那个小孔,使得只有快分子从A跑向B,而慢分子从B跑向A。这样,它就在不消耗功的情况下,B的温度提高,A的温度降低,从而与热力学第二定律发生了矛盾"。
而这个存在物就是“麦克斯韦妖”,小妖精掌握和控制着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性质。因为根据麦克斯韦分布,即使是低温区,也有不少高速分子,高温的系统中也有低速度的分子,通过这样一个能够控制分子运动的小妖精,在两系统的中间设置一个门,只允许快分子从低温往高温运动,慢分子则从高温往低温运动,在“小妖”的这种管理方式下,两边的温差会逐渐加大,高温区的温度会越来越高,低温区的温度越来越低。
那么究竟会不会存在麦克斯韦小妖呢?因为如果麦克斯韦小妖真的存在的话,热寂说就不攻自破,宇宙就“得救” 了,除此之外,我们就有可能造出违反热力学第二定律的第二类永动机。从单一热源吸取热量使之完全变成有用功并且不产生其他影响就是第二类永动机。
1961年,美国IBM的物理学家罗夫·兰道尔提出并证明了提出了一个着名的把信息理论和物理学的基本问题联系起来的定理——兰道尔原理,这个原理就是:擦除1比特的信息将会导致kBln2的热量的耗散。
这个原理也解释了我们的电脑为什么会不断发热,比如我们删除了电脑里存储的一段资料,假设一个随机二元变量的熵是1比特,具有固定数值时的熵为0,消除信息的结果使得这个2元系统的熵从0增加到1比特,必然有电能转换成了热能被释放到环境中,所以我们的电脑不断发热。
兰道的同事贝内特敏锐地发现这个原理可以适用于“麦克斯韦妖”身上,他经过不断研究,在1982年的论文里表示:不耗散能量的“麦克斯韦妖”不存在,并且,这种耗散是发生在“妖”对上一个判断“记忆”的消除过程中,“遗忘”需要以消耗能量为代价,这个过程是逻辑不可逆的。
而2003年,贝内特更是总结道: 任何逻辑上不可逆的信息操纵过程,例如擦除1比特的信息,或者是合并两条计算路径,一定伴随着外部环境或者是信息存储载体以外的自由度的熵增。
从而将麦克斯韦妖彻底从热力学第二定律中驱逐了出去,但是并没有彻底击杀麦克斯韦妖,它在物理学中还有很大的作用。
芝诺龟:极限难题终引发数学大危机
阿基里斯(又名阿喀琉斯)是古希腊神话中善跑的英雄。在他和乌龟的竞赛中,他速度为乌龟十倍,乌龟在前面100米跑,他在后面追,但他不可能追上乌龟。因为在竞赛中,追者首先必须到达被追者的出发点,当阿喀琉斯追到100米时,乌龟已经又向前爬了10米,于是,一个新的起点产生了;阿喀琉斯必须继续追,而当他追到乌龟爬的这10米时,乌龟又已经向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那个1米。就这样,乌龟会制造出无穷个起点,它总能在起点与自己之间制造出一个距离,不管这个距离有多小,但只要乌龟不停地奋力向前爬,阿喀琉斯就永远也追不上乌龟!
“乌龟” 动得最慢的物体不会被动得最快的物体追上。由于追赶者首先应该达到被追者出发之点,此时被追者已经往前走了一段距离。因此被追者总是在追赶者前面。”
这就是在芝诺悖论下诞生的芝诺龟,这个悖论之所以会产生,是因为芝诺与我们采取了不同的时间系统。人们习惯于将运动看做时间的连续函数,而芝诺的解释则采取了离散的时间系统。即无论将时间间隔取得再小,整个时间轴仍是由无限的时间点组成的。换句话说,连续时间是离散时间将时间间隔取为无穷小的极限。
这个问题在很长一段时间都没有被解决。因为这涉及到极限问题,而当时实数理论并没有得到完善。
后来,牛顿的微积分因为“无穷小量究竟是否为0”这个争议将极限问题引发的数学危机掀至高潮,差点颠覆了整个数学大厦。
后来,在魏尔斯特拉斯“分析算术化”运动的引领下,实数理论得到完善,极限问题得到解决,芝诺龟也被顺利消灭。
这就是物理四大神兽,它们的出现可以说促进了科学的大发展。