【物理宠物】光就认识薛定谔的猫了，科学大佬们养的宠物妖怪们你还知道几个？
薛定谔之猫
20世纪，物理帝国妖风四起。一个毫无杀伤力但又难缠的宠物伴随量子力学空降人间，这宠物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。
薛定谔之猫命运悲催，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。
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。
尽管从未见过行走于生死边界的猫，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。
可迄今为止，量子理论尽管取得了伟大成就，但它仍然是物理帝国的一团乌云。也许，只有这两个世界真正携手的那一天，薛定谔之猫才能好好地安睡于天堂。
麦克斯韦妖
19世纪，热力学蓬勃发展，各类永动机被一一木仓毙。这时候，让爱因斯坦都崇拜不已的电磁学大牛麦克斯韦创立了物理学史上宠物——麦克斯韦妖。如果这宠物真的存在，或许创立违背热力学第2定律的永动机就不是梦了，走向熵寂的宇宙也有起死回生的可能。
麦克斯韦妖（Maxwell's demon），是在麦克斯韦假想的妖，能探测并控制单个分子运动，麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制，但无法清晰说明这种机制，只能诙谐假定一种“妖”。
简单描述，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”，麦克斯韦妖个头迷你，没啥特别的本事，但眼神好，反应敏捷，能准确地探测并控制单个分子运动，迅速把快速移动的分子从从左盒丢进右盒，把慢速运动的分子从右盒丢进左盒。因此，这个小盒子不仅左右部分形成了温差，还实现熵的自发减少。
乍一看来，麦克斯韦妖击败热力学第2定理不在话下，同时也让烜赫一时的“热寂说”也多了一个反对势力。麦克斯韦妖的物理学意义是让混乱变得有序，避免封闭系统变成一潭死水。扩展到现实世界，那此神兽能就能操控万物，逆转阴阳。
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。
拉普拉斯妖
拉普拉斯妖的宠物力：拉普拉斯的宠物了解宇宙的一切，比如任何物体在任何时间的精确位置。
通过这个全知的萌宠，拉普拉斯是物理学史上第一个提出可以通过宇宙某个时间的状态推测它的过去和未来的人。也就是说，拉普拉斯妖就是一种万物理论。
现在的许多物理学实践都在应用拉普拉斯妖的思想。不过，拉普拉斯妖有一些致命的缺陷，因为某些物理过程是无法回溯的。比如根据杨振宁和李政道发现的宇称不守恒原理，一些信息在某个时刻被永远丢失了，我们无法重建那一时刻前的历史。
另外，量子力学和拉普拉斯妖也有矛盾。量子力学的不确定性原理限制了拉普拉斯妖（以及我们人类）在某一时刻同时获知微观粒子位置和动量的信息的能力，也就是说，拉普拉斯妖不可能全知。
「
尼采妖
」
好吧，我们这儿物理学家开会呢，尼采一个哲学家乱入是肿么回事？
其实尼采也养过一个萌宠，这个萌宠对后世的物理学和数学影响也很大。尼采是在1882年的《快乐的科学》（the gay science）中提出了这个妖精。
尼采妖的宠物力：尼采的宠物的功能比上面几个萌宠妖更令人畏惧。尼采说，他养的宠物掌控着宇宙中的任何事件，而且不管大事还是小事，它都能让这些事一遍遍重复发生。
这又如何？
想想看，不管你过得快乐还是悲伤，你会一遍遍重复这些痛苦或快乐，我们无法违抗尼采妖的旨意，只能陷入一遍遍的死循环。这个宇宙未来经历的和现在经历的，以及过去经历的没有差别。
听起来像发疯的尼采的又一次胡扯是吗？那么，尼采妖的思想体现在了许多科幻电影，还有庞加莱回归定理中，你现在感觉如何？
庞加莱回归定理说，对于任何有限系统来说，它会无限次地轮回，接近初始状态。谐振子就是一个例子。庞加莱回归定理后来被应用到了混沌理论中，也被用来解释三体问题，对就是刘慈欣的《三体》的灵感来源。
「
达尔文妖
」
这个萌宠并不是达尔文本人养的，而是后来的生物学家根据达尔文的理论创造出来的。
达尔文妖的宠物力：它可以一下子将自己的所有基因适应度调成最优，这样它就不用慢慢地适应环境，而是可以立刻适应环境。
当然了，现实中并不存在达尔文妖这样的妖孽。如果它真的存在，生物学家们说，在理论上它可以在出生后立刻繁殖，而且能够无限繁殖而不会死亡。这种情况显然会违反热力学定律。
「
预言家
纽科姆悖论
」
这个预言家是美国理论物理学家威廉·纽科姆（William Newcomb）创造的纽科姆悖论中的关键角色。
什么是纽科姆悖论？这是博弈论中的一个经典思想实验。游戏里有一个玩家和一个预言家，还有2个盒子A和B。
A里面永远有1000美金，而且玩家知道这件事。
B里面有多少钱未知，取决于预言家的预言。玩家知道预言决定了B里的金钱数量。
玩家要选择拿走B盒子或2个盒子。
如果预言家预言玩家拿走2个盒子，那么B盒子里什么都没有。如果预言家预言玩家拿走1个盒子，那么其中B盒子里会出现1百万美金。
所以玩家应该怎么做呢？
在不知道预言家准确率的情况下的4种可能结果
因为预言家只能控制B盒子，在预言家的准确性未知的情况下，最好的策略就是拿走2个盒子，这样不管怎么说最后都有至少1千美金不是吗。所以这又有什么问题呢？
预言家的准确性就是个问题。因为预言家总是能准确预言未来，而且玩家也知道这一点，因此如果你拿走2个盒子，那么B盒子必然就是空的，你只能够获得1千美金。所以最好的策略又变成了只拿走B盒子，这样可以拿走1百万。
这个涉及自由意志和决定论的问题让搞博弈论和混沌理论的人兴致勃勃。在混沌理论里，如果真有这样从不犯错的预言家，而且人类能意识到这一点，那么人类的思想过程就会让混沌系统的结果变得很不一样。
「
笛卡尔的恶魔
」
这是笛卡尔养的一个全能的恶魔，它在梦中为笛卡尔创造出了河流、山川、肉体，还有一切感觉，甚至还为笛卡尔创造出了数理逻辑，让梦中的笛卡尔信以为真。
如果真有这样的恶魔，那么人的感官都是不可信的，而依靠感官得到的物理学也自然是不可靠的。那笛卡尔是不是应该怀疑自己是否真实存在？笛卡尔此时应该怎么办？
笛卡尔说，即便所有的感官和物理世界都是假的，只要自己能怀疑一切，那么恶魔铸造的骗局就是不完美的，而能怀疑自身的人就是真实存在的。
恶魔造的假山会怀疑自己吗？假人会怀疑自己吗？如果恶魔不能阻止笛卡尔怀疑这个世界，那么笛卡尔就不是恶魔造的。这就是笛卡尔那句名言——“我思故我在”的起源。
这个恶魔是笛卡尔造出来用来解释他的怀疑论思想的，也就是一切思想都值得怀疑，你要怀疑一切。不过，“怀疑一切”这个道理，也就是说笛卡尔的“我思故我在”名言却是不能被怀疑的。如果你笃信这一点，那么笛卡尔的全能恶魔就无法完全控制你的思想，而你也必然存在。
文章来源于把科学带回家，量子学派，如有侵权请联系删除
ID：huanqiuwuli
薛定谔之猫
20世纪，物理帝国妖风四起。一个毫无杀伤力但又难缠的宠物伴随量子力学空降人间，这宠物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。
薛定谔之猫命运悲催，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。
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。
尽管从未见过行走于生死边界的猫，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。
可迄今为止，量子理论尽管取得了伟大成就，但它仍然是物理帝国的一团乌云。也许，只有这两个世界真正携手的那一天，薛定谔之猫才能好好地安睡于天堂。
麦克斯韦妖
19世纪，热力学蓬勃发展，各类永动机被一一木仓毙。这时候，让爱因斯坦都崇拜不已的电磁学大牛麦克斯韦创立了物理学史上宠物——麦克斯韦妖。如果这宠物真的存在，或许创立违背热力学第2定律的永动机就不是梦了，走向熵寂的宇宙也有起死回生的可能。
麦克斯韦妖（Maxwell's demon），是在麦克斯韦假想的妖，能探测并控制单个分子运动，麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制，但无法清晰说明这种机制，只能诙谐假定一种“妖”。
简单描述，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”，麦克斯韦妖个头迷你，没啥特别的本事，但眼神好，反应敏捷，能准确地探测并控制单个分子运动，迅速把快速移动的分子从从左盒丢进右盒，把慢速运动的分子从右盒丢进左盒。因此，这个小盒子不仅左右部分形成了温差，还实现熵的自发减少。
乍一看来，麦克斯韦妖击败热力学第2定理不在话下，同时也让烜赫一时的“热寂说”也多了一个反对势力。麦克斯韦妖的物理学意义是让混乱变得有序，避免封闭系统变成一潭死水。扩展到现实世界，那此神兽能就能操控万物，逆转阴阳。
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。
拉普拉斯妖
拉普拉斯妖的宠物力：拉普拉斯的宠物了解宇宙的一切，比如任何物体在任何时间的精确位置。
通过这个全知的萌宠，拉普拉斯是物理学史上第一个提出可以通过宇宙某个时间的状态推测它的过去和未来的人。也就是说，拉普拉斯妖就是一种万物理论。
现在的许多物理学实践都在应用拉普拉斯妖的思想。不过，拉普拉斯妖有一些致命的缺陷，因为某些物理过程是无法回溯的。比如根据杨振宁和李政道发现的宇称不守恒原理，一些信息在某个时刻被永远丢失了，我们无法重建那一时刻前的历史。
另外，量子力学和拉普拉斯妖也有矛盾。量子力学的不确定性原理限制了拉普拉斯妖（以及我们人类）在某一时刻同时获知微观粒子位置和动量的信息的能力，也就是说，拉普拉斯妖不可能全知。
「
尼采妖
」
好吧，我们这儿物理学家开会呢，尼采一个哲学家乱入是肿么回事？
其实尼采也养过一个萌宠，这个萌宠对后世的物理学和数学影响也很大。尼采是在1882年的《快乐的科学》（the gay science）中提出了这个妖精。
尼采妖的宠物力：尼采的宠物的功能比上面几个萌宠妖更令人畏惧。尼采说，他养的宠物掌控着宇宙中的任何事件，而且不管大事还是小事，它都能让这些事一遍遍重复发生。
这又如何？
想想看，不管你过得快乐还是悲伤，你会一遍遍重复这些痛苦或快乐，我们无法违抗尼采妖的旨意，只能陷入一遍遍的死循环。这个宇宙未来经历的和现在经历的，以及过去经历的没有差别。
听起来像发疯的尼采的又一次胡扯是吗？那么，尼采妖的思想体现在了许多科幻电影，还有庞加莱回归定理中，你现在感觉如何？
庞加莱回归定理说，对于任何有限系统来说，它会无限次地轮回，接近初始状态。谐振子就是一个例子。庞加莱回归定理后来被应用到了混沌理论中，也被用来解释三体问题，对就是刘慈欣的《三体》的灵感来源。
「
达尔文妖
」
这个萌宠并不是达尔文本人养的，而是后来的生物学家根据达尔文的理论创造出来的。
达尔文妖的宠物力：它可以一下子将自己的所有基因适应度调成最优，这样它就不用慢慢地适应环境，而是可以立刻适应环境。
当然了，现实中并不存在达尔文妖这样的妖孽。如果它真的存在，生物学家们说，在理论上它可以在出生后立刻繁殖，而且能够无限繁殖而不会死亡。这种情况显然会违反热力学定律。
「
预言家
纽科姆悖论
」
这个预言家是美国理论物理学家威廉·纽科姆（William Newcomb）创造的纽科姆悖论中的关键角色。
什么是纽科姆悖论？这是博弈论中的一个经典思想实验。游戏里有一个玩家和一个预言家，还有2个盒子A和B。
A里面永远有1000美金，而且玩家知道这件事。
B里面有多少钱未知，取决于预言家的预言。玩家知道预言决定了B里的金钱数量。
玩家要选择拿走B盒子或2个盒子。
如果预言家预言玩家拿走2个盒子，那么B盒子里什么都没有。如果预言家预言玩家拿走1个盒子，那么其中B盒子里会出现1百万美金。
所以玩家应该怎么做呢？
在不知道预言家准确率的情况下的4种可能结果
因为预言家只能控制B盒子，在预言家的准确性未知的情况下，最好的策略就是拿走2个盒子，这样不管怎么说最后都有至少1千美金不是吗。所以这又有什么问题呢？
预言家的准确性就是个问题。因为预言家总是能准确预言未来，而且玩家也知道这一点，因此如果你拿走2个盒子，那么B盒子必然就是空的，你只能够获得1千美金。所以最好的策略又变成了只拿走B盒子，这样可以拿走1百万。
这个涉及自由意志和决定论的问题让搞博弈论和混沌理论的人兴致勃勃。在混沌理论里，如果真有这样从不犯错的预言家，而且人类能意识到这一点，那么人类的思想过程就会让混沌系统的结果变得很不一样。
「
笛卡尔的恶魔
」
这是笛卡尔养的一个全能的恶魔，它在梦中为笛卡尔创造出了河流、山川、肉体，还有一切感觉，甚至还为笛卡尔创造出了数理逻辑，让梦中的笛卡尔信以为真。
如果真有这样的恶魔，那么人的感官都是不可信的，而依靠感官得到的物理学也自然是不可靠的。那笛卡尔是不是应该怀疑自己是否真实存在？笛卡尔此时应该怎么办？
笛卡尔说，即便所有的感官和物理世界都是假的，只要自己能怀疑一切，那么恶魔铸造的骗局就是不完美的，而能怀疑自身的人就是真实存在的。
恶魔造的假山会怀疑自己吗？假人会怀疑自己吗？如果恶魔不能阻止笛卡尔怀疑这个世界，那么笛卡尔就不是恶魔造的。这就是笛卡尔那句名言——“我思故我在”的起源。
这个恶魔是笛卡尔造出来用来解释他的怀疑论思想的，也就是一切思想都值得怀疑，你要怀疑一切。不过，“怀疑一切”这个道理，也就是说笛卡尔的“我思故我在”名言却是不能被怀疑的。如果你笃信这一点，那么笛卡尔的全能恶魔就无法完全控制你的思想，而你也必然存在。
文章来源于把科学带回家，量子学派，如有侵权请联系删除
ID：huanqiuwuli
