在科學(xué)這座圣殿里矩父，
沒有蠻橫的神獸，
只有馴服的寵物排霉。
引言——神獸出沒的物理界
物理學(xué)上有四大神獸窍株，芝諾的烏龜、拉普拉斯獸攻柠、麥克斯韋妖球订、薛定諤的貓，分別對應(yīng)著微積分瑰钮、經(jīng)典力學(xué)冒滩、熱力學(xué)第2定律和量子力學(xué)。
這四大神獸并不弱于傳說中的青龍白虎朱雀玄武浪谴，芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸开睡，拉普拉斯獸明察大道推演萬物因苹，麥克斯韋妖操控萬物逆轉(zhuǎn)陰陽，薛定諤的貓能制造宇宙超越生死篇恒。
它們亦正亦邪扶檐，既給聰明的科學(xué)家?guī)砝_，也給企圖進(jìn)化成神的人類指明了道路婚度。No.1
芝諾的烏龜
出生日期：公元前464
主人：芝諾
門派：先賢哲學(xué)
能力：縮地成寸
公元前464年蘸秘，物理帝國的世紀(jì)運(yùn)動競技開幕，芝諾之龜與海神之子阿喀琉斯賽跑蝗茁。
阿喀琉斯體格健壯醋虏，肌肉飽滿，四肢遒勁有力哮翘。芝諾之龜短小精悍颈嚼，豆眼如炬，龜甲結(jié)實(shí)笨重饭寺。芝諾之龜以身體劣勢為由阻课，申請?zhí)崆氨寂?00米。阿喀琉斯深知自己的速度乃是芝諾之龜?shù)氖都璩祝愫敛华q豫地答應(yīng)了限煞。
比賽開始——
當(dāng)阿喀琉斯追到100米時，烏龜已經(jīng)向前爬了10米员凝；
阿喀琉斯繼續(xù)追署驻，而當(dāng)他追完烏龜爬的10米時，烏龜又已經(jīng)向前爬了1米健霹；
阿喀琉斯只能再追向前面的1米旺上，可烏龜又已經(jīng)向前爬了1/10米；
就這樣糖埋，芝諾之龜總能與阿喀琉斯保持一個距離宣吱，不管這個距離有多小，但只要烏龜不停地奮力向前爬瞳别，阿喀琉斯就永遠(yuǎn)也追不上烏龜征候！
盡管阿喀琉斯是全人類最頂尖的英雄，但最終敗在芝諾之龜?shù)乃臈l小短腿之下祟敛，芝諾之龜從此暴得大名倍奢，無人匹敵。不僅在古希臘垒棋，同樣智者云集的東方文明，也對這只烏龜無可奈何痪宰，《莊子·天下篇》中提到：“一尺之棰叼架，日取其半畔裕，萬世不竭”，其實(shí)也是這只龜?shù)淖兎N乖订。
在現(xiàn)實(shí)世界中扮饶，這芝諾的烏龜看起來蠻不講理，因?yàn)殡S便拉來一只烏龜乍构，無論它跑多遠(yuǎn)甜无，6歲小兒都能追上踩扁它。而且哥遮，隨便建立一個簡單的方程組 t=s/(v1-v2) 還能求出阿喀琉斯追上芝諾之龜?shù)臅r間岂丘。
可物理帝國不一樣，萬事萬物需要嚴(yán)密地邏輯推理和證明才能存在眠饮。所以奥帘，即使我們輕而易舉地求出阿喀琉斯追上烏龜所花的時間，甚至惱羞成怒地踩死它仪召，也仍不能證明他為何能追上寨蹋。
要想滅了它，必須把極限問題解決了扔茅∫丫桑可是從畢達(dá)哥拉斯到歐拉的數(shù)學(xué)大神們，無一人能破解極限問題召娜。因此运褪，這毫無道理的芝諾之龜，以神獸姿態(tài)定居物理帝國2000年萤晴。
整整兩千年后吐句，數(shù)學(xué)巨匠萊布尼茨與科學(xué)巨匠牛頓隔空修煉“微積分”，用微積分中的“極限”法門攻破了時空連續(xù)性店读。這讓大英雄阿喀琉斯終于在物理帝國的競技場里嗦枢，追上芝諾之龜。然而人類對這只千年老烏龜依然耿耿于懷屯断，從哲學(xué)到前沿物理學(xué)文虏，人們還常常拿它吵架。No.2
拉普拉斯獸
出生日期：1814年
主人：拉普拉斯
門派：經(jīng)典力學(xué)
能力：善推演殖演，能知萬物
19世紀(jì)初氧秘，整個物理世界晴空萬里，牛頓帶來萬物光明趴久，匍匐在老爵爺門下的拉普拉斯宣稱丸相，當(dāng)下的客觀世界是過去的果和未來的因。這世間存在一種神獸彼棍，它神通廣大灭忠、無所不知膳算。只要它愿意動動手指和眼睛，記錄下某一刻它能知道宇宙中每個原子確切的位置和動量弛作，就能用牛頓的簡潔公式涕蜂，瞬間算出宇宙的過去與未來。
這就是大名鼎鼎的諦聽神獸拉普拉斯映琳，善推演机隙，能知萬物。
拉普拉斯的基本理論是：了解物質(zhì)前一刻的運(yùn)動狀態(tài)萨西，就可以推出下一刻的運(yùn)動狀態(tài)有鹿，把整個宇宙的每一個粒子的運(yùn)動狀態(tài)確定以后，就可以推出下一刻的運(yùn)動狀態(tài)原杂。
拉普拉斯是經(jīng)典力學(xué)在19世紀(jì)最厲害的馬前卒印颤，他吸納畢達(dá)哥拉斯“萬物皆數(shù)”之力，結(jié)合天體力學(xué)穿肄、概率論等思想精華年局，創(chuàng)造了宏觀經(jīng)典力學(xué)的守護(hù)神獸拉普拉斯獸。
沉睡在威斯敏斯特大教堂里的祖師爺牛頓高興得合不攏嘴咸产。因?yàn)槭阜瘢@說明自己親手建立的經(jīng)典物理學(xué)帝國堅(jiān)不可摧，無所不能可大部分的人類卻沒有這么高興脑溢，如果人類的所有命運(yùn)都已經(jīng)被拉普拉斯妖算得清清楚楚僵朗，那我們還有什么活頭？必須得早點(diǎn)弄死它才行屑彻。
不出一百年验庙，熱力學(xué)和量子力學(xué)等新理論對其萬箭齊發(fā)，以物理學(xué)家開爾文以及量子力學(xué)的海森堡開始聯(lián)手圍剿社牲，這只無所不能的拉普拉斯妖最終一命嗚呼粪薛，和前面那只千年老烏龜相比，可以算是夭折在了襁褓里搏恤。
19世紀(jì)违寿，建立在不可逆基礎(chǔ)上的熱力學(xué)大行其道，這讓以可逆性作為基石的拉普拉斯妖元?dú)獯髠?0世紀(jì)熟空，困擾人類長達(dá)百年的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)成功證明因果律在微觀世界徹底失效藤巢，而海森堡的測不準(zhǔn)原理也說明再厲害的神獸也無法看清微觀世界的全部面貌。
更悲傷的是息罗，即使拉普拉斯妖已經(jīng)徹底死掉掂咒，不厚道的人類也不愿給這個短命的神獸留下最后的尊嚴(yán)。
因?yàn)椋捎钪孀畲箪厣芄巍⒐馑倜庸ぁ⒁约皩⑿畔魉屯ㄟ^一個普朗克長度所需要的時間計算得來，拉普拉斯妖的算力上限已被證實(shí)約為10120比特录淡。如此以來，那驚人的算力也不可能在物理帝國存在No.3
麥克斯韋妖
出生日期：1871年
主人：麥克斯韋
門派：熱力學(xué)
能力：逆轉(zhuǎn)時空
早在公元1200年油坝，數(shù)以千計的科學(xué)家癡迷于永動機(jī)不能自拔嫉戚。到了19世紀(jì)，熱力學(xué)蓬勃發(fā)展澈圈，各類永動機(jī)被一一槍斃彬檀。這時候，讓愛因斯坦都崇拜不已的電磁學(xué)大牛麥克斯韋創(chuàng)立了物理學(xué)史上第三大神獸——麥克斯韋妖瞬女。如果這神獸真的存在窍帝，或許創(chuàng)立違背熱力學(xué)第2定律的永動機(jī)就不是夢了，走向熵寂的宇宙也有起死回生的可能诽偷。
麥克斯韋妖（Maxwell's demon）坤学，是在麥克斯韋假想的妖，能探測并控制單個分子運(yùn)動报慕，麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增相拮抗的能量控制機(jī)制深浮，但無法清晰說明這種機(jī)制，只能詼諧假定一種“妖”眠冈。
簡單描述飞苇，一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由“妖”控制的一扇小“門”蜗顽。麥克斯韋妖個頭迷你布卡，沒啥特別的本事，但眼神好雇盖，反應(yīng)敏捷忿等，能準(zhǔn)確地探測并控制單個分子運(yùn)動，迅速把快速移動的分子從從左盒丟進(jìn)右盒刊懈，把慢速運(yùn)動的分子從右盒丟進(jìn)左盒这弧。因此，這個小盒子不僅左右部分形成了溫差虚汛，還實(shí)現(xiàn)熵的自發(fā)減少匾浪。
乍一看來，麥克斯韋妖擊敗熱力學(xué)第2定理不在話下卷哩，同時也讓烜赫一時的“熱寂說”也多了一個反對勢力蛋辈。麥克斯韋妖的物理學(xué)意義是讓混亂變得有序，避免封閉系統(tǒng)變成一潭死水。擴(kuò)展到現(xiàn)實(shí)世界冷溶，那此神獸能就能操控萬物渐白，逆轉(zhuǎn)陰陽。麥克斯韋 | Wikimedia Commons
盡管人們希望這帶領(lǐng)宇宙違背熱力學(xué)第2定律的麥?zhǔn)闲⊙娴拇嬖诔哑担诩o(jì)律森嚴(yán)的物理帝國纯衍，心地單純的麥?zhǔn)闲⊙瑯用径噔叮_科學(xué)家150余年苗胀，迄今仍不知是死是活襟诸。
20世紀(jì)50年代，信息熵的概念被提出基协。麥克斯韋妖若要實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)上的熵減歌亲，勢必需要獲取分子運(yùn)動的信息；不耗損能量而獲得信息是不可能的澜驮，因此陷揪，在孤立系統(tǒng)中麥克斯韋妖不可能存在。
歸根結(jié)底杂穷，這個兢兢業(yè)業(yè)的小妖精可能只是人類想象中的救世主悍缠，不可能在時空中存在。
不過亭畜，信息論在熱力學(xué)這兒插了一腳后扮休，麥克斯韋妖的存亡之戰(zhàn)愈加精彩。進(jìn)入21世紀(jì)拴鸵，學(xué)界癡迷于研究熵減過程玷坠，麥克斯韋妖再現(xiàn)蹤跡。2007年2月發(fā)現(xiàn)一種人造麥克斯韋妖劲藐，通過“信息擒縱閥”使系統(tǒng)逐漸遠(yuǎn)離平衡態(tài)八堡；不過，這個人造麥克斯韋妖仍需要光作為能量源聘芜。
麥克斯韋妖是科學(xué)家眼中真正的救世主兄渺，如果它真的存在，那老人可以華發(fā)變成黑發(fā)汰现，宇宙能從熵寂走向重生挂谍。從此，覆水可收瞎饲，破鏡重圓口叙。除了“薛定諤的貓”，物理學(xué)四大神獸還有誰嗅战？
No.4
薛定諤之貓
出生日期：1935年
主人：薛定諤
門派：量子力學(xué)
能力：超越生死
20世紀(jì)妄田，物理帝國妖風(fēng)四起俺亮。一個毫無殺傷力但又難纏的神獸伴隨量子力學(xué)空降人間，這神獸誕生于史上最風(fēng)流的物理學(xué)家薛定諤的手上疟呐，遂名曰薛定諤之貓脚曾。
相比起前面那三個神通廣大的神獸們，薛定諤之貓命運(yùn)最悲催启具，它既不能享受吞拿魚味兒的貓罐頭本讥，也沒有貓奴給它獻(xiàn)殷勤。自始至終鲁冯，它都活在物理帝國的刑場上囤踩，并練就了既死又活的本事。
這個刑場是一個密室晓褪，刑具是錘子和毒藥瓶，這個錘子由電子開關(guān)控制综慎，而電子開關(guān)又由放射性原子控制涣仿。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子示惊，觸動電子開關(guān)好港，貓必死無疑。不過米罚，原子核的衰變是隨機(jī)事件钧汹。盡管人們能精確知道原子核衰變時刻的概率，卻無法判斷它具體何時衰變录择。
所以拔莱，盡管薛定諤之貓必死無疑，人們卻無法得知它具體何時死亡隘竭。這么說來塘秦，打開密室前，這貓要么活著动看，要么死去尊剔。
可事情卻沒這么簡單。因?yàn)榱饨裕@只悲摧的貓被賦予了量子世界的特異功能——量子疊加须误，在這貓身上，宏觀世界的因果律業(yè)已坍塌仇轻，只剩下一連串的概率波京痢。所以，在被觀測之前拯田，這貓都是既死又活历造、生死疊加雖然薛定諤創(chuàng)造這只神獸僅是為了方便吃瓜群眾們從宏觀尺度理解量子物理，但它很快成了大家的噩夢，各類解說和研究紛至沓來吭产。
1957年侣监，埃弗萊特用“多世界理論”給這只貓找到了歸宿。他認(rèn)為臣淤，問題并不在于盒子中的放射性原子是否衰變橄霉，而在于它既衰變又不衰變。薛定諤之貓是條活生生的生命邑蒋，在它被觀測那一刻姓蜂，世界分裂成了兩個版本，在A版本中医吊，貓活著钱慢，而B版本中，貓死去卿堂。
盡管“多世界理論”非常優(yōu)美束莫，卻被哥本哈根派這個量子力學(xué)頭號教派極力打壓，遂鮮為人知草描。所以這只可憐的貓咪览绿，依舊游蕩在人界、地獄之間的灰色空間穗慕。
盡管從未見過行走于生死邊界的貓饿敲，但實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家卻異口同聲地證實(shí)他們見過薛定諤之貓的幽靈，你想象不出它活著的樣子逛绵，但它卻實(shí)際存在怀各。有了微觀世界的真實(shí)發(fā)現(xiàn)，又有團(tuán)隊(duì)謀劃著把薛定諤之貓徹底帶到宏觀世界术浪，挑戰(zhàn)量子世界的邊界渠啤。
可迄今為止，量子理論盡管取得了偉大成就添吗，但它仍然是物理帝國的一團(tuán)烏云沥曹。也許，只有這兩個世界真正攜手的那一天碟联，薛定諤之貓才能好好地安睡于天堂妓美。除了“薛定諤的貓”，物理學(xué)四大神獸還有誰鲤孵？
結(jié)語
科學(xué)當(dāng)?shù)篮埃瘾F已矣
除了這赫赫有名的四大神獸，物理學(xué)上還有很多魑魅魍魎普监，但無論什么樣的神獸贵试，最終都會被大神賽先生收服琉兜。
芝諾的烏龜基本已經(jīng)死了，微積分的基礎(chǔ)便是建立在它的尸體上毙玻。
拉普拉斯獸大約在龐加萊時代就被混沌效應(yīng)的引入給推翻了豌蟋，再加上后來的海森堡的臨門一腳，拉普拉斯獸已經(jīng)逃回威斯特敏斯特教堂為爵爺守靈了桑滩。
麥克斯韋妖將信息論中的信息量定義與熱力學(xué)中的熵聯(lián)系了起來梧疲，尋求到了自己新的保護(hù)門派。
薛定諤的貓現(xiàn)在還是不知是死是活运准，躲在量子力派的屋檐下瑟瑟發(fā)抖幌氮，但大多數(shù)科學(xué)家喜歡上了這只寵物。
在科學(xué)這座莊嚴(yán)的殿堂里胁澳，沒有蠻橫的神獸该互，只有被馴服的寵物。
