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物理学四大神兽。那些在科幻小说中的上帝被物理学证明并不存在,没有全知全能的上帝(3)

尽管人们希望这带领宇宙违背热力学第2定律的麦氏小妖真的存在,但在纪律森严的物理帝国,心地单纯的麦氏小妖同样命途多舛,它困扰科学家150余年,迄今仍不知是死是活。20世纪50年代,信息熵的概念被提出。麦克斯韦妖若要实现热力学上的熵减,势必需要获取分子运动的信息,不耗损能量而获得信息是不可能的,因此,在孤立系统中麦克斯韦妖不可能存在。归根结底,这个兢兢业业的小妖精可能只是人类想象中的救世主,不可能在时空中存在。
不过,信息论在热力学这儿插了一脚后,麦克斯韦妖的存亡之战愈加精彩。进入21世纪,学界痴迷于研究熵减过程,麦克斯韦妖再现踪迹。2007年2月发现一种人造麦克斯韦妖,通过“信息擒纵阀”使系统逐渐远离平衡态,不过,这个人造麦克斯韦妖仍需要光作为能量源。
麦克斯韦妖是科学家眼中真正的救世主,如果它真的存在,那老人可以华发变成黑发,宇宙能从熵寂走向重生。从此,覆水可收,破镜重圆。
No.4
薛定谔之猫
出生日期:1935年
主人:薛定谔
门派:量子力学
能力:超越生死
20世纪,物理帝国妖风四起。一个毫无杀伤力但又难缠的神兽伴随量子力学空降人间,这神兽诞生于史上最风流的物理学家薛定谔的手上,遂名曰薛定谔之猫。
相比起前面那三个神通广大的神兽们,薛定谔之猫命运最悲催,它既不能享受吞拿鱼味儿的猫罐头,也没有猫奴给它献殷勤,自始至终,它都活在物理帝国的刑场上,并练就了既死又活的本事。这个刑场是一个密室,刑具是锤子和毒药瓶,这个锤子由电子开关控制,而电子开关又由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,猫必死无疑。不过,原子核的衰变是随机事件。尽管人们能精确知道原子核衰变时刻的概率,却无法判断它具体何时衰变。所以,尽管薛定谔之猫必死无疑,人们却无法得知它具体何时死亡。这么说来,打开密室前,这猫要么活着,要么死去。
可事情却没这么简单,因为,这只悲摧的猫被赋予了量子世界的特异功能——量子叠加,在这猫身上,宏观世界的因果律业已坍塌,只剩下一连串的概率波。所以,在被观测之前,这猫都是既死又活、生死叠加。
虽然薛定谔创造这只神兽仅是为了方便吃瓜群众们从宏观尺度理解量子物理,但它很快成了大家的噩梦,各类解说和研究纷至沓来。1957年,埃弗莱特用“多世界理论”给这只猫找到了归宿。他认为,问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变,而在于它既衰变又不衰变。薛定谔之猫是条活生生的生命,在它被观测那一刻,世界分裂成了两个版本,在A版本中,猫活着,而B版本中,猫死去。然而,尽管“多世界理论”非常优美,却被哥本哈根派这个量子力学头号教派极力打压,遂鲜为人知。所以,这只可怜的猫咪,依旧游荡在人界、地狱之间的灰色空间。
尽管行走于生死边界的猫从未见过,但实验室的科学家却异口同声地证实他们见过薛定谔之猫的幽灵,你想象不出它活着的样子,但它却实际存在。有了微观世界的真实发现,又有团队谋划着把薛定谔之猫彻底带到宏观世界,挑战量子世界的边界。
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