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拉普拉斯兽

物理学四大神兽是什么?物理学八大神兽是什么

shqlly shqlly 发表于2022-10-21 20:33:35 浏览82 评论0

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本文目录

物理学四大神兽是什么

四大神兽如下:

1、芝诺乌龟

古希腊数学家芝诺(前490年~前425年),针对运动的不可分性提出了著名的“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。

2、拉普拉斯兽

法国物理学家拉普拉斯,是号称“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,提出了著名的思想实验“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,把微观的不确定性带到了宏观世界。

在科学的历史上,有许多有趣的比喻,其中就有四个动物,被调侃为“物理学四大神兽“,它们分别是芝诺乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖和薛定谔的猫。

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著名的芝诺悖论,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,提出了著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,把微观的不确定性带到了宏观世界。

物理学“四大神兽”:除了薛定谔的猫,另外三个是什么

物理学十分注重实验,最初的物理学理论就是从实验中总结而来的。任何物理理论创立之后,都需要经过实验的反复验证。爱因斯坦的相对论提出百年之后,至今还在接受一系列严苛实验的检验。

不过,有些实验在现实中很难实现,所以物理学家提出了思想实验,包括爱因斯坦、牛顿在内的很多大物理学家都有提出过。虽然只是思想上的实验,但它们引发人深省,并推动了物理学的发展。在这些思想实验中,有四个的名称与动物有关,它们被冠以物理学“四大神兽”。

(1)芝诺的乌龟

这是最早的“神兽”,由2480年前的古希腊哲学家芝诺提出,它又被称为芝诺悖论。试想一下,一个人以10米/秒的速度奔跑,一只乌龟以1米/秒的速度爬行。一开始,乌龟比人领先了100米,那么,人在什么时候会追上乌龟?

这个问题看似是一个简单的追及问题,只要人的跑动距离等于乌龟的领先距离加上乌龟的爬行距离,就能算出人会在出发后第11.11…(100/9)秒追上乌龟。

然而,如果换个角度来看,结果会完全不一样。第1秒,人跑了10米,乌龟领先人91米;第5秒,人跑了50米,乌龟领先人55米;第10秒,人跑了100米,乌龟领先人10米;第11秒,人跑了110米,乌龟领先人1米;第11.1秒,人跑了111米,乌龟领先人0.1米。

如果空间能够无限分割,乌龟和人之间的距离包含了无限多个点。因此,乌龟可以一直在人的前面,尽管只领先了一点。那么,这是否意味着人永远也走不完无限多个点来追上乌龟呢?

其实不然。乌龟一开始领先人100米,人跑动100米所需的时间为:

100/10秒=10秒

在这10秒期间,乌龟爬行的距离为:

10×1米=10米

这是10秒后乌龟领先人的距离,人再去追上这10米所需的时间为:

10/10秒=1秒

在这1秒期间,乌龟爬行的距离为:

1×1米=1米

这是1秒后乌龟领先人的距离,人再去追上这1米所需的时间为:

1/10秒=0.1秒

如此无限反复下去,人追上乌龟的时间为:

10+1+0.1+0.01+0.001+0.0001+…秒=11.11…秒,也就是100/9秒,所以人可以在有限时间内追上乌龟。

(2)薛定谔的猫

根据量子力学的哥本哈根诠释,在没有进行观测时,量子系统是处于不确定的叠加态。一旦进行观测,波函数坍缩,不确定性消失,量子系统将会变成一种确定的状态。这样的描述与我们的常识大相径庭,而且还会影响宏观世界。

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。

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

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

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?

什么是物理学中的四大神兽

物理学中的四大神兽:芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。

1、芝诺的乌龟。

芝诺是古希腊数学、哲学家,以芝诺悖论著称于世。

芝诺龟,又被称为芝诺悖论。这是一只在赛跑中无论什么动物都追不上它的乌龟:在芝诺龟与速度比它快10倍的海神之子阿喀琉斯赛跑时,芝诺龟先阿喀琉斯跑100米。尽管阿喀琉斯的速度比芝诺龟快,可是他永远追不上芝诺龟,无论如何芝诺龟都比他快1/10。

尽管阿喀琉斯可以提速跑过芝诺龟,甚至一脚踩死他,可是在追求证据和准确实践的物理学中却无法超越。阿喀琉斯如何超越芝诺龟的问题整整流传了2000多年。

物理学家牛顿和数学家莱布茨尼创造出微积分后,才终于令阿喀琉斯超越了这只千年神龟。也就是说芝诺的乌龟基本已经死了,微积分的基础便是建立在他的尸体上。

2、拉普拉斯兽。

拉普拉斯是法国分析学家、概率论学家和物理学家,法国科学院院士,主要成就是天体力学,拉普拉斯变换等。

拉普拉斯兽,此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,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。但拉普拉斯兽在提出100年之后,就被开尔文和海森堡用量子力学打败了。

3、麦克斯韦妖。

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦,英国物理学家,数学家,经典电动力学创始人,统计物理学奠基人之一,提出了著名的麦克斯韦方程组。

麦克斯韦妖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”可以选择性地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。麦克斯韦妖将信息论中的信息量定义与热力学的熵联系了起来,寻求新的保护。

4、薛定谔的猫。

埃尔温·薛定谔是奥地利物理学家,量子力学奠基人之一,提出了著名的薛定谔方程和薛定谔的猫思想实验,曾于1933年获得诺贝尔物理学奖。而他提出的薛定谔的猫思想更为有趣。

薛定谔的猫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”。

但实际上猫是不可能处于这种既死又生的状态的,要想知道它是死是活,只有打开箱子才知道。也就是说薛定谔的猫,现在还是不知是死还是活,躲在量子力学派的屋檐下瑟瑟发抖。很多人喜欢这个宠物。

物理界的四大神兽是什么

物理学四大神兽:芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、麦克斯韦妖、薛定谔的猫。
他们分别对应:微积分、经典力学、热力学第二定律、量子力学。
No.1麦克斯韦妖
由大名鼎鼎的麦克斯韦(就是提出麦克斯韦方程组的大牛)提出。热力学第二定律告诉我们如果没有外界能量输入,能量总是从热的物体转移到冷的物体上。
麦克斯韦就提出了一个模型,假如有个绝热容器,中间被绝热隔板隔开,只留一个允许单分子通过的小门。这个小门被一只妖怪把守。由于分子在做热运动,有时候分子会碰到门。如果分子碰到门的时候速度快,那妖就把分子关在右边,如果分子慢,就关在左边。一段时间后,所有慢的分子都在左边,快的分子都在右边,那这个容器就变成了左边冷右边热。打破了热力学第二定律。
看似没毛病,但是麦克斯韦忽略了一点,就是妖怪做判断需要消耗能量,因此热力学第二定律仍然正确。
N0.2薛定谔的猫
由物理学家薛定谔提出:一只猫被关在一个密闭无窗的盒子里,盒子里有一些放射性物质。一旦放射性物质衰变,有一个装置就会使锤子砸碎毒药瓶,将猫毒死。反之,衰变未发生,猫便能活下来。
其中概率取决于量子随机。
薛定谔设计了这个可怕的实验来挖苦量子理论荒唐的一面,按照量子论支持者的解释,在打开盒子看猫之前,这只猫非生非死,而是处在典型的量子态,即活与不活叠加的离奇状态。
N0.3芝诺的乌龟
古希腊数学家芝诺说: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。
这也叫芝诺悖论,蕴含了微积分的思想。
No.4拉普拉斯兽
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。
这个智者,就被人们调侃为拉普拉斯兽。
后来我们知道,由于电子的不确定性,拉普拉斯兽的推算是失效的。

拉普拉斯神兽&因果关系

我并不假装理解宇宙——它比我大多了。——爱因斯坦

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。它们分别对应着微积分、经典力学、热力学第2定律和量子力学。这里仅简单介绍一下拉普拉斯神兽。
1,拉普拉斯妖:出生日期:1814年;主人:拉普拉斯;门派:经典力学;能力:善推演,能知万物。

19世纪初,整个物理世界晴空万里,牛顿带来万物光明,匍匐在老爵爷门下的拉普拉斯宣称,当下的客观世界是过去的果和未来的因。这世间存在一种神兽,它神通广大、无所不知。只要它愿意动动手指和眼睛,记录下某一刻它能知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,就能用牛顿的简洁公式,瞬间算出宇宙的过去与未来。这就是大名鼎鼎的谛听神兽拉普拉斯,善推演,能知万物。
2,拉普拉斯的基本理论是:了解物质前一刻的运动状态,就可以推出下一刻的运动状态,把整个宇宙的每一个粒子的运动状态确定以后,就可以推出下一刻的运动状态。

宇宙现在的状态就是过去的结果,同时也是未来的原因!一切都是可预测的!

假如世上有这么一位智者,能够清楚的知道宇宙中某一刻当中所有的物质,包括微观粒子。他就能知道所有物质的运动状态和位置,和它所受到的力的作用。这位智者拥有足够强大的运算能力,能够分析并对数据进行处理!那么宇宙当中所有的变化对于这位智者而言,都是一清二楚的,一切都是可知的,未来只会像过去一样出现在他眼前!这就是所谓的拉普拉斯神兽!

(你阅读到这儿,稍微地静下心来,思考佛陀所建立的思想体系当中最为关键的因果环环相报关系说,是否就是这个拉普拉斯神兽变形之言呢?)
3,杀死拉普拉斯神兽:

20世纪,困扰人类长达百年的双缝干涉实验成功证明因果律在微观世界彻底失效,而海森堡的测不准原理表明了我们的宇宙并不是确定的,不确定性才是宇宙的本质,这说明再厉害的神兽也无法看清微观世界的全部面貌;另,非连续性告诉我们,处在两个不同时空领域的个体之间,是无法达成“排序”关系的。到此为止,拉普拉斯兽未能如愿以偿,它,夭折了。

4,话题延展:

如果人类的所有命运都已经被拉普拉斯妖算得清清楚楚,那我们还有什么活头?

悖论一:

佛陀一方面强调因果关系的重要性,另一方面又在说世事无常,并一而再地苦口婆心劝导你修好现在的你这个因,继而获得后世的你有个好的果报。

事实上,你会发现,他后来的这个“劝导”其实是在否定前一个因果关系的成立,因为,按因果报应推演,现在的你,是由前一个“因”构造出来的,你是一个连续的发生,现在的你根本无法改变,左右你现在是什么模样决定权,不在当下而在此之前,换句话说,自“第一因”诞辰,之后“你”的所有进程都是被被“第一因”安排好了的。
悖论二:

个体是整体的一部分,因此个体永远都无法描绘他所处的这个整体存在的轮廓,要计算这些所有细节的话,是需要极其庞大的能量,整个宇宙都无法供应得起,一旦启动运算,整个宇宙便会瞬间坍塌,除非你跳出这个整体(跑到宇宙之外),方能观得它的整体全貌。

个体生成的思想也是这整体的一部分,你无法跨越自身而观得自身全貌(观察的本身就是干涉,包括参与观察所传递的各种信息)。佛陀也是这世中的存在,所以佛陀的一些宇宙学说也只是一种思想假说,是局部的有限认知,是自身理想的渴盼(数学期望值达成之假象愿景)。佛陀就是半个拉普拉斯神兽。
5,杀死拉普拉兹妖的指向就是因果律是不成立的。

从目前人类思想来看,世上很难被证伪的就是热动力学(熵增)第二定律。

在我看来,倘若宇宙只是物理(粒子波)存在世界的话,这个热动力第二定律就是一个真。但有没有非粒子波的存在,譬如:空(思)集里的算法和信息“活动”,可不可以是不参与任何有关能量交换的增加或衰减的“活动”,倘若存在这种“活动”(包括时间晶体的有效和黑洞世界里的存在),那么这个定律就有可能会被失效。

这就又回到存不存在造物主抽象神的话题上了,即宇宙之外的存在和高维的存在。所以,在我的认知观里,只有信奉抽象神的才能被称之为宗教,除此之外,都只能叫“假说崇拜”。佛教和道教应该都是假说崇拜,而不是真正意义上的宗教。
记:对佛家的因果相报说的反思,应该是从几年前开始的,记得是在郫县农科村的一次文人聚会上,自己曾简单地从连续性上说了一下,大意是说,悖论是经常发生的,佛陀也不例外。效果可想而知,因为参加聚会的人士以“国学派”者居多,当场就被一位道姑反驳,于是闭嘴,不再多言。

是在年前,与廖兄、道兄,董兄等几位好友喝茶饮酒聊天,又谈起了国学和国学里与此有关的话题,曾笑着调侃说,若把“因果律”倒装改成“果因律”,我还是蛮认可的。并提了一下这个拉普拉斯神兽,因为大家对数学不感兴趣,也就没再续聊。昨晚,听老高在节目里兴致勃勃地与小沫大谈这只拉普拉斯神兽(节目中,老高对不确定原理提出一个很有趣的问题,即:概率发生,是否是观察不够全面的结果,“不确定”结论,是不是因为你的观察还不够深入细微全面的结果?)又重新勾起了我对这个话题的兴趣。于是就有了今天想给我身边的友人介绍一下这只神兽的冲动,和对佛学思想中可能存在的悖论的思考。不妥之处当批。另,再次强调,这与信仰无关,只与逻辑有些关联,佛教信徒们大可豁达、不屑而放过。佛陀,在我心目中一直都是极其伟大的人物。并也相信,世人信奉因果报应和连续,源于善意和慈悲,而这,就是人性的基本主张。

物理四大神兽是什么

1、芝诺乌龟

古希腊数学家芝诺(前490年~前425年),针对运动的不可分性提出了著名的“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。

2、拉普拉斯兽

法国物理学家拉普拉斯,是号称“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,提出了著名的思想实验“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,把微观的不确定性带到了宏观世界。