Dört büyük fizik canavarını analiz edin, "Schrödinger'in kedisi" dışında kim var?
0 Giriş: Efsanevi hayvanların uğrak yeri olan fiziksel dünya
Fizikte dört büyük canavar vardır: Zeno'nun kaplumbağası, Laplace canavarı, Maxwell'in şeytanı ve Schrodinger'in kedisi, sırasıyla matematik, klasik mekanik, termodinamiğin ikinci yasası ve kuantum mekaniğine karşılık gelir.
Bu dört harika canavar, efsanevi Mavi Ejder, Beyaz Kaplan, Suzaku, Xuanwu'dan daha zayıf değil, Zeno'nun kaplumbağa uzay-zaman ikili onarımı bir inç kadar küçülebilir, Laplace canavarları her şeyi çıkarmak için Cadde'yi gözlemler, Maxwell'in şeytanı Yin ve Yang'ı tersine çevirmek için her şeyi kontrol eder ve Schrodinger'in kedisi yapabilir Evren yaşamı ve ölümü aşar.
Hem iyi hem kötüler, ikisi de zeki bilim adamlarını rahatsız ediyor ve tanrılara dönüşmeye çalışan insanlara yol gösteriyorlar.
Zeno'nun kaplumbağası
Doğum tarihi: MÖ 464
Sahibi: Zeno
Okul: Sage Philosophy
Yetenek: Bir inç küçültün
MÖ 464'te, fiziksel imparatorluğun yüzyılın spor yarışması açıldı, Zeno Turtle, Poseidon'un oğlu Aşil ile yarıştı.
Aşil güçlü bir fiziğe, tam kaslara ve güçlü uzuvlara sahiptir. Zeno kaplumbağası, meşaleler gibi yumuşak gözleri ve güçlü ve ağır kaplumbağa kabukları ile kısa ve sağlamdır. Zeno Kaplumbağası, fiziksel dezavantajı nedeniyle programın 100 metre ilerisinde koşmak için başvurdu. Aşil, hızının Zeno'nun Kaplumbağasının on katı olduğunu biliyordu, bu yüzden tereddüt etmeden kabul etti.
Oyuna başla.
Aşil 100 metre koştuğunda kaplumbağa 10 metre ileriye çıkmıştı;
Aşil kovalamaya devam etti ve kaplumbağayı 10 metre kovaladığında kaplumbağa 1 metre ileriye tırmandı;
Aşil yalnızca bir metre ileriyi kovalayabilir, ancak kaplumbağa 1/10 metre ileriye tırmandı;
Bu şekilde, Zeno'nun kaplumbağası, mesafe ne kadar küçük olursa olsun, Aşil'den her zaman bir mesafeyi koruyabilir, ancak kaplumbağa ilerlemeye devam ettiği sürece, Aşil kaplumbağayı asla yakalayamaz!
Aşil tüm insanlığın en büyük kahramanı olmasına rağmen, sonunda Zeno Kaplumbağanın dört kısa bacağı tarafından mağlup edildi ve o zamandan beri, Zeno Kaplumbağa ünlü oldu ve kimse eşleşemez.
Sadece eski Yunanistan'da değil, bilge adamların bir araya geldiği Doğu medeniyetinin de bu kaplumbağa ile hiçbir ilgisi yoktu. "Zhuangzi · Tianxia Pian" da bahsediliyor: "Bir ayak günün yarısı değerindedir ve sonsuza kadar sürecek." Aslında, bu kaplumbağanın da bir çeşididir.
Gerçek dünyada, bu Zeno'nun kaplumbağası oldukça mantıksız görünüyor, çünkü bir kaplumbağa ne kadar uzağa giderse gitsin rastgele çekilebilir, 6 yaşındaki bir çocuk onu yakalayıp ezebilir. Dahası, basit bir denklem seti t = s / (v1-v2) oluşturmak, Aşil'in Zeno Kaplumbağayı yakalaması için zaman bulabilir.
Ancak fiziksel imparatorluk farklıdır Her şeyin kesinlikle mantıksal olarak gerekçelendirilmesi ve var olduğunun kanıtlanması gerekir. Bu nedenle, Aşil'in kaplumbağayı yakalamak için harcadığı zamanı kolayca bulsak, hatta onu öfkeyle ezip geçsek bile, neden yetişebildiğini kanıtlayamayız.
Bunu ortadan kaldırmak için limit sorunu çözülmelidir. Fakat Pisagor'dan Euler'e matematik tanrılarının hiçbiri limit problemini çözemez. bu nedenle Bu mantıksız Zeno Kaplumbağa, 2000 yılında bir canavar olarak fiziksel imparatorluğa yerleşti.
Tam olarak iki bin yıl sonra, matematik devi Leibniz ve bilim devi Newton, uzayda "kalkülüs" uyguladılar, kalkülüsün "limit" yöntemiyle zaman ve uzayın sürekliliğini kırdılar. Bu, büyük kahraman Aşil'in nihayet fiziksel imparatorluk arenasında Zeno Kaplumbağası'na yetişmesine izin verdi. Bununla birlikte, insanlar hala bu bin yıllık kaplumbağayı besliyorlar.Felsefeden en ileri fiziğe kadar, insanlar sık sık onunla tartışıyorlar.
2 Laplace canavarı
Doğum Tarihi: 1814
Sahibi: Laplace
Okul: Klasik Mekanik
Yetenek: kesinti konusunda iyi, her şeyi bilir
19. yüzyılın başında tüm fiziksel dünya açıktı ve Newton her şeye ışık tuttu.Yaşlı adamın kapısının altından sürünen Laplace, mevcut nesnel dünyanın geçmişin sonucu ve geleceğin davası olduğunu ilan etti. Bu dünyada, engin sihirli güçlere sahip ve her şeyi bilen bir tür kutsal canavar var. Parmaklarını ve gözlerini hareket ettirmeye ve evrendeki her atomun belirli bir anda tam konumunu ve momentumunu kaydetmeye istekli olduğu sürece, evrenin geçmişini ve geleceğini anında hesaplamak için Newton'un kısa formülünü kullanabilir.
Bu, canavar Laplace'ı dinlemenin iyi bilinen gerçeğidir, çıkarımda iyidir ve her şeyi bilir.
Laplace'ın temel teorisi şudur: Bir önceki anda maddenin hareket durumunu anlamak, bir sonraki andaki hareket durumunu ortaya çıkarabilir ve tüm evrendeki her parçacığın hareket durumunu belirledikten sonra, bir sonraki andaki hareket durumu türetilebilir.
Laplace, 19. yüzyılda klasik mekaniğin en güçlü piyonuydu. Pisagor'un "Her Şey Sayıdır" ın gücünü göksel mekaniğin özü ve olasılık teorisiyle birleştirdi ve makro-klasik mekaniğin koruyucu azizini yarattı. Hay canavarı.
Westminster Abbey'de uyuyan Patrik Newton, kulaktan kulağa mutluydu. Çünkü bu, şahsen kurduğum klasik fizik imparatorluğunun yok edilemez ve her şeye kadir olduğunu gösteriyor.
Ama çoğu insan o kadar mutlu değil İnsanlığın tüm kaderi Laplace iblisi tarafından açıkça hesaplandıysa, o zaman hala hayatta olan nedir? Daha erken öldürülmesi gerekir.
Yüz yıl içinde, termodinamik ve kuantum mekaniği gibi yeni teorilerin hepsi buna karşı başlatıldı ve kuantum mekaniğinin fizikçisi Kelvin ve Heisenberg kuşatmak ve bastırmak için güçlerini birleştirmeye başladı. Bu her şeye gücü yeten Laplace iblisi sonunda öldü. Önündeki bin yaşındaki kaplumbağa ile karşılaştırıldığında, bebeklik döneminde ölmek üzere kabul edilebilir.
19. yüzyılda, tersinmezliğe dayalı termodinamik popüler hale geldi ve bu, temeli tersinirlik olan Laplace iblisinin canlılığına büyük ölçüde zarar verdi. 20. yüzyılda, bir asırdır insanlığı rahatsız eden çift yarık girişim deneyi, mikro dünyada nedensellik yasasının tamamen geçersiz olduğunu başarıyla kanıtladı ve Heisenberg'in belirsizlik ilkesi, hayvan ne kadar güçlü olursa olsun, mikro dünyanın tam yüzünü göremediğini de gösteriyor.
Daha da üzücü olan şey, Laplace iblisi tamamen ölmüş olsa bile, acımasız insanların bu kısa ömürlü canavarı son haysiyetiyle terk etmeye isteksiz olmalarıdır.
Evrenin maksimum entropisi, ışık hızı ve bir Planck uzunluğu boyunca bilgi iletmek için gereken zamandan hesaplandığı için, Laplace iblisinin hesaplama gücünün üst sınırının yaklaşık 10 ^ 120 bit olduğu doğrulanmıştır. İnanılmaz bilgi işlem gücü, fiziksel imparatorlukta var olamaz.
3 Maxwell Şeytanı
Doğum Tarihi: 1871
Sahibi: Maxwell
Okul: Termodinamik
Yetenek: Zamanı ve mekanı tersine çevirme
MS 1200 gibi erken bir tarihte, binlerce bilim insanı sürekli hareket makinelerine takıntılıydı. 19. yüzyılda termodinamik patlama yaşıyordu ve çeşitli sürekli hareket makineleri birer birer vuruldu. Şu anda, Einstein'ın hayran olduğu elektromanyetik bilim adamı Maxwell, fizik tarihindeki en büyük üçüncü canavar olan Maxwell Demon'u yarattı. Bu canavar gerçekten varsa, termodinamiğin ikinci yasasını ihlal eden sürekli bir hareket makinesinin yaratılması belki de bir rüya değildir ve entropi sessizliği evreninde hayata geri dönmek mümkündür.
Maxwell'in iblisi (Maxwell'in iblisi), Maxwell'de tek tek moleküllerin hareketini tespit edip kontrol edebilen hayali bir iblistir. Maxwell, doğada entropi artışına karşı çıkan bir enerji kontrol mekanizması olduğunu fark etti, ancak bu mekanizmayı net bir şekilde açıklayamaz, ancak mizahi bir şekilde bir "iblis" varsayabilir.
Kısaca, yalıtımlı bir kap iki eşit bölmeye bölünmüştür Ortada "iblis" tarafından kontrol edilen küçük bir "kapı" Maxwell minyatür bir iblistir ve özel bir becerisi yoktur, ancak iyi gözleri, hızlı tepkisi ve doğru algılaması vardır. Ve sol kutudan sağ kutuya hızlı hareket eden molekülleri ve sağ kutudan sol kutuya yavaş hareket eden molekülleri hızla atarak tek tek moleküllerin hareketini kontrol edin. Bu nedenle, bu küçük kutu yalnızca sol ve sağ kısımlar arasında bir sıcaklık farkı oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda entropide kendiliğinden bir azalma da gerçekleştirir.
İlk bakışta, Maxwell'in iblisinin termodinamiğin ikinci teoremini bozması bir sorun değildir ve aynı zamanda Xu He'nin anlık "ısı ölümü teorisine" karşı bir güç ekler. Maxwell'in iblisinin fizik anlamı kaosu düzenli hale getirmek ve kapalı sistemlerin durgun suya dönüşmesini önlemektir. Gerçek dünyaya uzanın, o zaman bu kutsal canavar her şeyi kontrol edebilir ve Yin ve Yang'ı tersine çevirebilir.
İnsanlar, evreni termodinamiğin ikinci yasasını çiğnemeye götüren bu küçük iblisin, disiplinli fizik imparatorluğunda var olduğunu umut etse de, saf kalpli küçük iblisin de uzun bir ömrü vardır. 150 yıldan fazla bir süredir bilim adamlarını rahatsız ediyor ve hayatta olup olmadığı hala bilinmiyor.
1950'lerde bilgi entropisi kavramı önerildi. Maxwell'in şeytanı termodinamik entropi indirgeme elde etmek istiyorsa, kaçınılmaz olarak moleküler hareket hakkında bilgi edinmesi gerekecektir.Enerji tüketmeden bilgi elde etmek imkansızdır, bu nedenle Maxwell'in şeytanı yalıtılmış bir sistemde var olamaz.
Son tahlilde, bu vicdanlı küçük goblin, insanın hayal gücünün kurtarıcısı olabilir ve zaman ve mekanda var olamaz.
Bununla birlikte, bilgi teorisinin termodinamiğe ayak bastıktan sonra, Maxwell'in iblisin hayatta kalma savaşı daha heyecanlı hale geldi. 21. yüzyılda, akademi entropi azaltma sürecini incelemeye takıntılıdır ve Maxwell'in şeytanı yeniden ortaya çıkar. Şubat 2007'de yapay bir Maxwell iblisi keşfedildi. Sistem, "bilgi kaçış valfi" yoluyla yavaş yavaş dengeden uzaklaştı, ancak bu yapay Maxwell iblisi, enerji kaynağı olarak ışığa hala ihtiyaç duyuyor.
Maxwell Demon, bilim adamlarının gözünde gerçek kurtarıcıdır, eğer gerçekten varsa, yaşlı adam siyah saça dönüşebilir ve evren entropiden yeniden doğuşa geçebilir. O andan itibaren su örtüsü toplanabilir ve kırılan ayna yeniden yapılabilir.
4 Schrödinger'in Kedisi
Doğum Tarihi: 1935
Sahibi: Schrödinger
Okul: Kuantum Mekaniği
Yetenek: Yaşam ve ölümün ötesinde
20. yüzyılda fizik imparatorluğu iblislerle doluydu. Ölümcül ama zor bir canavar, kuantum mekaniği ile dünyaya indi, Bu canavar, tarihin en romantik fizikçisi Schrödinger'in elinde doğdu ve Schrödinger'in Kedisi olarak adlandırıldı.
Önceki üç büyülü canavarla karşılaştırıldığında, Schrödinger'in kedisi en üzücü kadere sahip. Ne konserve ton balığı balığının tadını çıkarabiliyor ne de kedi köleleri bunu sunacak. Baştan sona fiziksel imparatorluğun infaz sahasında yaşamış ve hem ölme hem de yaşama yeteneğini geliştirmiştir.
Bu infaz yeri gizli bir odadır İşkence aleti bir çekiç ve bir zehir şişesidir. Çekiç bir elektronik anahtarla ve elektronik anahtar radyoaktif atomlar tarafından kontrol edilir. Çekirdek bozulursa, alfa parçacıkları yayarak elektronik bir anahtarı tetikler ve kedi şüphesiz ölür. Ancak çekirdeğin bozulması rastgele bir olaydır. İnsanlar çekirdeğin ne zaman bozulacağını tam olarak bilseler de, ne zaman bozulacağını bilemezler.
ve bu yüzden, Schrödinger'in kedisi ölmek zorunda olsa da insanlar ne zaman öldüğünü bilemezler. Bununla birlikte, gizli odayı açmadan önce kedi ya diri ya da ölüydü.
Ancak işler o kadar basit değil çünkü Bu yıkıcı kediye kuantum dünyasının özel işlevi verildi - kuantum süperpozisyonu Bu kedide, makro dünyadaki nedensellik yasası çöktü ve geriye yalnızca bir dizi olasılık dalgası kaldı. Bu nedenle, gözlemlenmeden önce kedi hem ölü hem de diri, üst üste yaşam ve ölümle birlikte.
Schrödinger, bu canavarı sadece kavun yiyenlerin kuantum fiziğini makro ölçekte anlamalarını kolaylaştırmak için yaratmış olsa da, kısa sürede herkes için bir kabusa dönüştü ve çeşitli açıklamalar ve araştırmalar sular altında kaldı.
1957'de Everett, kediye bir yuva bulmak için "çoklu dünya teorisini" kullandı. Sorunun kutudaki radyoaktif atomun bozunup bozulmaması değil, hem bozunması hem de bozulmaması olduğuna inanıyor. Schrödinger'in kedisi yaşayan bir hayattır. Gözlemlendiği anda dünya iki versiyona ayrılmıştır. A versiyonunda kedi yaşarken B versiyonunda kedi ölmüştür.
"Çoklu dünya teorisi" çok güzel olmasına rağmen, kuantum mekaniğinin bir numaralı mezhebi olan Kopenhag Okulu tarafından güçlü bir şekilde bastırıldı ve çok az biliniyordu. Yani bu zavallı kedi hala insan dünyası ile cehennem arasındaki gri boşlukta dolaşıyor.
Yaşam ve ölümün sınırında yürüyen bir kedi görmemiş olsalar da, laboratuvardaki bilim adamları, Schrödinger'in kedisinin hayaletini gördüklerini oybirliğiyle onayladılar. Canlı olduğunu hayal edemezsiniz, ama aslında var. Mikro dünyadaki gerçek keşiflerle, başka bir ekip Schrödinger'in kedisini makro dünyaya getirmeyi ve kuantum dünyasının sınırlarına meydan okumayı planlıyor.
Ancak şimdiye kadar, kuantum teorisi büyük başarılar elde etse de, hala bir fizik imparatorluğu bulutu. Belki de, ancak bu iki dünyanın gerçekten el ele verdikleri gün, Schrödinger'in kedisi cennette rahat uyuyabilir.
Sonuç
Kontrol bilimde, canavar zaten
Bu dört ünlü canavara ek olarak, fizikte birçok canavar var. Ama ne tür bir canavar olursa olsun, sonunda Bay Yüce Tanrı Sai tarafından bastırılacaktır.
Zeno'nun kaplumbağası temelde ölmüştür ve analizin temeli onun cesedine dayanmaktadır.
Laplace canavarı, Poincaré döneminde Kaos etkisinin ortaya çıkmasıyla devrildi.Ayrıca, Laplace canavarı Heisenberg'in gelişinden sonra Westminster Manastırı'na çoktan kaçmıştı. Sör Alex korunuyor.
Maxwell'in iblisi, bilgi teorisindeki bilgi miktarı tanımını termodinamikteki entropi ile ilişkilendirir ve kendi yeni korumacı okulunu arar.
Schrödinger'in kedisi hala hayatta ya da ölü, Kuantum Okulu'nun saçakları altında saklanıyor ve titriyor, ancak çoğu bilim adamı bu evcil hayvanı seviyor.
Görkemli bilim salonunda vahşi hayvanlar yoktur, sadece evcilleştirilmiş evcil hayvanlar vardır.
Kaynak: Kuantum Okulu
