人類科學(xué)應(yīng)該從古希臘時(shí)代就開始了,但科學(xué)真正形成體系則要從牛頓時(shí)代開始算起,在科學(xué)史上發(fā)生過很多有趣且非常有意義的故事!因?yàn)榭茖W(xué)家不僅在科學(xué)研究上具有相當(dāng)高的造詣,而且他們還非常善于講故事!
第一個(gè)故事:薛定諤的貓
上世紀(jì)八十年代某個(gè)紅極一時(shí)的樂隊(duì)有首標(biāo)題為“恐懼之淚”的歌曲中,有一句歌詞是“薛定諤的貓死在了這個(gè)世界”,所以大家都知道薛定諤的貓最終還是死了!
但其實(shí)薛定諤的貓沒有死,至少還沒發(fā)確定!不過在確定死或者活之前得首先來交代下簡單的實(shí)驗(yàn)過程:為了證明哥本哈根派所謂的粒子狀態(tài)不確定論,到觀測時(shí)候才坍縮的說法,薛定諤設(shè)置了一個(gè)非常有趣的實(shí)驗(yàn):
將一只貓關(guān)在一個(gè)箱子里,再在箱子里裝上一套機(jī)構(gòu),然后觸發(fā)這套機(jī)構(gòu)的源頭是一個(gè)原子的衰變,如果它衰變了,那么這套機(jī)關(guān)就會(huì)被觸動(dòng),打破一個(gè)毒氣瓶,然后貓就掛了,如果沒有衰變,當(dāng)然就不會(huì)打破毒氣瓶!
原子有50%的概率衰變,也有50%概率不衰變,那么請問在打開箱子之前貓是死還是活?如果按照哥本哈根的解釋,在被觀測之前,粒子處于疊加態(tài),那么這只貓是否也處于生與死的疊加態(tài)?很顯然生死疊加這種狀態(tài)是不存在的!這個(gè)問題在于一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn),將微觀的粒子疊加態(tài)轉(zhuǎn)移到了宏觀,而且薛定諤的貓到現(xiàn)在也沒有一個(gè)正解。
之后圍繞這個(gè)薛定諤的貓還延伸出了多世界理論、系綜解釋以及退相干理論等等,但一直到現(xiàn)在都沒有一個(gè)一致公認(rèn)的解釋,所以薛定諤的貓可謂是最經(jīng)典的神獸!
第二個(gè)故事:巴普洛夫的狗
所謂貓狗不離家,因此薛定諤的貓之后就輪到巴普洛夫的狗上場了!廣義一點(diǎn)說,大家都不自覺的成為了巴普洛夫?qū)嶒?yàn)的對(duì)象,他原本只打算研究狗的消化腺,結(jié)果意外的發(fā)現(xiàn)了條件反射原理!簡單的實(shí)驗(yàn)過程如下:
第一步:將食物放到狗嘴里,狗的唾液分泌增加,為咀嚼吞咽做好準(zhǔn)備。
第二步:狗看到食物唾液量分泌的開始增加
第三步:給食物敲下音叉,后來聽到音叉聲音唾液就開始分泌
第四步:只敲音叉,不給食物,狗還是分泌出了唾液。
狗狗從無條件刺激反應(yīng)在經(jīng)過訓(xùn)練后轉(zhuǎn)而升級(jí)到條件刺激反應(yīng),請問各位有多少習(xí)慣的養(yǎng)成是條件刺激反應(yīng)下形成的?開車算不算?老司機(jī)算不算?購買網(wǎng)紅代言的產(chǎn)品算不算?所以各位生存在這個(gè)地球上,都是自覺或者不自覺的成為了巴普洛夫的實(shí)驗(yàn)對(duì)象,盡管他早已去世!
第三個(gè)故事:拉普拉斯妖
“陛下,我的理論中不需要上帝這個(gè)假設(shè)!”,在科學(xué)史上沒有一個(gè)人能像拉普拉斯那樣的氣概在拿破侖面前說出這樣的話,這是他認(rèn)為在掌握宇宙一切秘密之下才擁有如此信心,所以那時(shí)的拉普拉斯意氣風(fēng)發(fā),一切盡在掌握,因此才提出了一個(gè)非常有趣的假設(shè),假如在某一時(shí)刻能獲知宇宙中所有粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),那么他拉普拉斯就能計(jì)算出宇宙的過去、現(xiàn)在和未來!后人將這個(gè)能獲知所有粒子狀態(tài)的神獸稱之為拉普拉斯妖!
我們現(xiàn)在知道,科學(xué)家甚至連一個(gè)電子的位置和狀態(tài)都不能同時(shí)獲知,又怎么可能知道整個(gè)宇宙的粒子的狀態(tài),拉普拉斯能如此信心滿滿說出這樣的大話,那是因?yàn)樗€不知道宏觀的混沌學(xué)和微觀量子力學(xué),這兩個(gè)理論,未來還將繼續(xù)漿糊下去,不會(huì)有窮盡的那一天。
第四個(gè)故事:麥克斯韋妖
1871年麥克斯韋提出來的違反熱力學(xué)第二定律的可能性假設(shè)的,假設(shè)有一個(gè)妖控制一扇門,能探測到容器中無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的粒子,并將其區(qū)分,運(yùn)動(dòng)快的進(jìn)一個(gè)門,運(yùn)動(dòng)慢的進(jìn)另一個(gè)門,所以兩邊永遠(yuǎn)都有溫差,可以據(jù)此驅(qū)動(dòng)熱機(jī)做工!
但很明顯這是不可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)轵?qū)動(dòng)這個(gè)妖將每一個(gè)粒子做出選擇的要比從這個(gè)粒子獲得能量高得多,所以麥克斯韋妖降低熵的企圖無法實(shí)現(xiàn),只能存在于他的理論中!
第五個(gè)故事:之諾的烏龜
為什么把歷史最悠久的之諾悖論放在最后說?因?yàn)樗赖米盥?!與之相關(guān)的有兩個(gè)有趣的悖論,一個(gè)就是“阿喀琉斯追烏龜”,還有一個(gè)就是“飛矢不動(dòng)”!
動(dòng)得最慢的物體不會(huì)被動(dòng)得最快的物體追上。由于追趕者首先應(yīng)該達(dá)到被追者出發(fā)之點(diǎn),此時(shí)被追者已經(jīng)往前走了一段距離。因此被追者總是在追趕者前面
看起來好有道理,但其實(shí)“小前提“由于追趕者首先應(yīng)該達(dá)到被追者出發(fā)之點(diǎn),此時(shí)被追者已經(jīng)往前走了一段距離”,這個(gè)就把思維給框死在里面了!所以只要超出總距離/速度的時(shí)間,即可超過烏龜,而飛矢不動(dòng)也一樣,就像一支飛行的箭,將其拍攝成連續(xù)畫面后,每一張畫面中的箭都不動(dòng),所以這支箭是不動(dòng)的!
但素不知每張照片中的箭都和之前那張照片有動(dòng)一點(diǎn),所以連起來它就是高速運(yùn)動(dòng)的!
這些有趣的神獸被科學(xué)家們當(dāng)成了科學(xué)故事中的主角,一針見血的直擊要害,使得科學(xué)不得不面對(duì)這個(gè)假設(shè)而不斷來完善他們提出的理論,所以這些神獸在科學(xué)史上的地位是非常高的!
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