物理学“四大神兽”
自开始学习物理，想必大家对物理学“四大神兽”就有所耳闻，其中，最为出名的莫过于薛定谔的猫了，今天小编就来给大家一一介绍一下这着名的“四大神兽”。
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生死莫测的“猫妖”——薛定谔的猫
“薛定谔的猫”是由奥地利物理学家薛定谔于1935年提出的有关猫生死叠加的着名思想实验，是把微观领域的量子行为扩展到宏观世界的推演。这里必须要认识量子行为的一个现象：观测。微观物质有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微观物质以波的叠加混沌态存在；一旦观测后，它们立刻选择成为粒子。
实验是这样的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。
根据经典物理学，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。在量子的世界里，当盒子处于关闭状态，整个系统则一直保持不确定性的波态，即猫生死叠加。猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时，物质以粒子形式表现后才能确定。
这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维。
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缩地成寸的“乌龟”——芝诺的龟
公元前四百多年，针对运动的不可分性，芝诺提出了着名的“芝诺悖论”：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！
阿喀琉斯肯定能追上乌龟，但悖论本身的逻辑并没有错，它之所以与实际相差甚远，在于这个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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推演万物的“恶魔”——拉普拉斯妖
拉普拉斯妖（Démon de Laplace）是由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于18提出的一种科学假设。此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量，能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程，过去以及未来。
拉普拉斯坚信决定论，他在他的概述论导论部分写道：“我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置，假如他也能够对这些数据进行分析，那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的，而未来只会像过去般出现在他面前。”拉普拉斯这里所说的“智者”即后人所谓的拉普拉斯妖。
拉普拉斯以后，近代的量子力学诠释使得拉普拉斯妖的理论基础受到质疑。
粒子物理学家、神学家 John Polkinghorne 指出，由于电子位置的不确定性，即使相互作用仅考虑牛顿力学，试图计算一个气态氧气分子在与其他分子碰撞50次（约0.1毫微秒以内）后的位置也是无效的。
化学家 Robert Ulanowicz 在他的《Growth and Development》（1986）一书指出19世纪物理学的不可逆过程、熵、及热力学第二定律已经使得拉普拉斯妖成为不可能。拉普拉斯妖的可能性是建立在经典力学可逆过程的基础上的，然而热力学理论则指出现实的物理过程都是不可逆的。
近来，有人对拉普拉斯妖分析数据的能力提出一个极限。这个极限是由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普克朗长度所需要的时间得来的，约为10^120比特。在宇宙开始以来所经历过的时间以内不可能处理比这个量更多的数据。
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逆乱阴阳的“妖怪”——麦克斯韦妖
麦克斯韦妖（Maxwell"s demon），是在物理学中假想的妖，能探测并控制单个分子的运动，于1871年由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦为了说明违反热力学第二定律的可能性而设想的。
当时麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增加相拮抗的能量控制机制。但他无法清晰地说明这种机制。他只能诙谐地假定一种“妖”，能够按照某种秩序和规则把作随机热运动的微粒分配到一定的相格里。麦克斯韦妖是耗散结构的一个雏形。
可以简单的这样描述，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”，容器中的空气分子作无规则热运动时会向门上撞击，“门”可以选择性的将速度较快的分子放入一格，而较慢的分子放入另一格，这样，其中的一格就会比另外一格温度高，可以利用此温差，驱动热机做功。这是第二类永动机的一个范例。
在1981年，Bennett的论文表明，麦克斯韦妖控制“门”使分子从一格进入另一格中的耗散过程，并不是发生在衡量过程中，而是发生在妖的对上个分子判断“记忆”的去除过程，且这个过程是逻辑不可逆的。
除了这“四大神兽”，在物理学或者其他学科中，还有更多的“神兽”，它们隐藏在自然界的奥秘中，等着我们去探索，去发现。让我们永远保持好奇，去探索，去发现吧！
ps：资料来自百度百科
湖南农业大学信息与智能科学技术学院
图文编辑：杨益舟
审核：孔慧瑶
指导老师：邓奕璐 欧阳凡凡
