物理学的四大神兽,除了薛定谔的猫还有哪些？( 二 ) _经验知识

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【物理学的四大神兽,除了薛定谔的猫还有哪些？】在麦克斯韦构想中。麦克斯韦妖有极高的智能。可以追踪每个分子的行踪。并能辨别出它们各自的速度。这个理想实验如下：

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那么究竟会不会存在麦克斯韦小妖呢？因为如果麦克斯韦小妖真的存在的话。热寂说就不攻自破。宇宙就“得救” 了。除此之外。我们就有可能造出违反热力学第二定律的第二类永动机。从单一热源吸取热量使之完全变成有用功并且不产生其他影响就是第二类永动机。

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这个原理也解释了我们的电脑为什么会不断发热。比如我们删除了电脑里存储的一段资料。假设一个随机二元变量的熵是1比特。具有固定数值时的熵为0 。消除信息的结果使得这个2元系统的熵从0增加到1比特。必然有电能转换成了热能被释放到环境中。所以我们的电脑不断发热。
兰道的同事贝内特敏锐地发现这个原理可以适用于“麦克斯韦妖”身上。他经过不断研究。在1982年的论文里表示：不耗散能量的“麦克斯韦妖”不存在。并且。这种耗散是发生在“妖”对上一个判断“记忆”的消除过程中。“遗忘”需要以消耗能量为代价。这个过程是逻辑不可逆的。

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而2003年。贝内特更是总结道：任何逻辑上不可逆的信息操纵过程。例如擦除1比特的信息。或者是合并两条计算路径。一定伴随着外部环境或者是信息存储载体以外的自由度的熵增。
从而将麦克斯韦妖彻底从热力学第二定律中驱逐了出去。但是并没有彻底击杀麦克斯韦妖。它在物理学中还有很大的作用。。
芝诺龟：极限难题终引发数学大危机
阿基里斯（又名阿喀琉斯）是古希腊神话中善跑的英雄。在他和乌龟的竞赛中。他速度为乌龟十倍。乌龟在前面100米跑。他在后面追。但他不可能追上乌龟。因为在竞赛中。追者首先必须到达被追者的出发点。当阿喀琉斯追到100米时。乌龟已经又向前爬了10米。于是。一个新的起点产生了；阿喀琉斯必须继续追。而当他追到乌龟爬的这10米时。乌龟又已经向前爬了1米。阿喀琉斯只能再追向那个1米。就这样。乌龟会制造出无穷个起点。它总能在起点与自己之间制造出一个距离。不管这个距离有多小。但只要乌龟不停地奋力向前爬。阿喀琉斯就永远也追不上乌龟！

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“乌龟” 动得最慢的物体不会被动得最快的物体追上。由于追赶者首先应该达到被追者出发之点。此时被追者已经往前走了一段距离。因此被追者总是在追赶者前面。”
这就是在芝诺悖论下诞生的芝诺龟。这个悖论之所以会产生。是因为芝诺与我们采取了不同的时间系统。人们习惯于将运动看做时间的连续函数。而芝诺的解释则采取了离散的时间系统。即无论将时间间隔取得再小。整个时间轴仍是由无限的时间点组成的。换句话说。连续时间是离散时间将时间间隔取为无穷小的极限。

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这个问题在很长一段时间都没有被解决。因为这涉及到极限问题。而当时实数理论并没有得到完善。
后来。牛顿的微积分因为“无穷小量究竟是否为0”这个争议将极限问题引发的数学危机掀至高潮。差点颠覆了整个数学大厦。
后来。在魏尔斯特拉斯“分析算术化”运动的引领下。实数理论得到完善。极限问题得到解决。芝诺龟也被顺利消灭。
这就是物理四大神兽。它们的出现可以说促进了科学的大发展。
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