在科學(xué)的歷史上，有許多有趣的比喻，其中就有四個(gè)動(dòng)物，被調(diào)侃為'物理學(xué)四大神獸'，它們分別是芝諾烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖和薛定諤的貓。

這篇文章，就讓我們來(lái)了解一下，這四個(gè)'神獸'的來(lái)龍去脈。

1、芝諾烏龜

古希臘數(shù)學(xué)家芝諾（前490年～前425年），針對(duì)運(yùn)動(dòng)的不可分性提出了著名的'芝諾悖論'，說(shuō)：一只烏龜從起點(diǎn)走到終點(diǎn)，要先走完1/2路程，再走完剩下的1/2路程，繼續(xù)走完剩下的1/2路程……一直重復(fù)下去，永遠(yuǎn)走不完。

這個(gè)故事的延伸，還有阿基里斯追龜?shù)鹊?，本質(zhì)上都是一樣的。芝諾悖論蘊(yùn)含了微積分的思想，其深層原理我不在這陳述。

用通俗的語(yǔ)言說(shuō)，問(wèn)題在于：無(wú)限個(gè)數(shù)的元素組合，是可以得到有限值的。芝諾悖論中的無(wú)限段時(shí)間相加，得到的是有限時(shí)間，其中數(shù)學(xué)模型就是收斂級(jí)數(shù)。如果理解了這點(diǎn)，芝諾烏龜就沒(méi)有那么神秘。

2、拉普拉斯獸

法國(guó)物理學(xué)家拉普拉斯，是號(hào)稱(chēng)'將上帝趕出宇宙'的人，他提出的拉普拉斯方程廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

三維形式的拉普拉斯方程：

他還是經(jīng)典力學(xué)的堅(jiān)定擁護(hù)者，也是決定論的支持者，基于經(jīng)典力學(xué)，拉普拉斯提出：如果有一個(gè)智者，知道我們宇宙之初，所有粒子的狀態(tài)，那么他就可以根據(jù)所有的定律，推算出宇宙任何時(shí)間的狀態(tài)。

這個(gè)智者，就被人們調(diào)侃為拉普拉斯獸。

在經(jīng)典物理學(xué)中，一切物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)都遵循力學(xué)原理，但是近代科學(xué)中，尤其是量子力學(xué)不確定性原理的出現(xiàn)，一舉粉碎了決定論，因?yàn)槲覀冞B單個(gè)粒子的狀態(tài)都確定不了，何來(lái)預(yù)言整個(gè)宇宙。

但是量子力學(xué)也并非唯心，因?yàn)榱孔有袨榉涎Χㄖ@方程的描述，可以說(shuō)“量子力學(xué)是打了折的決定論”。

3、麥克斯韋妖

麥克斯韋妖是大物理學(xué)家麥克斯韋，在1871年，針對(duì)熱力學(xué)提出的一個(gè)假想實(shí)驗(yàn)。

麥克斯韋妖（英語(yǔ)：Maxwell's demon）是在物理學(xué)中，假想的能探測(cè)并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的“類(lèi)人妖”或功能相同的機(jī)制，是1871年由19世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋為了說(shuō)明違反熱力學(xué)第二定律的可能性而設(shè)想的。麥克斯韋妖又被稱(chēng)為麥克斯韋精靈。

要破解麥克斯韋妖，需要明白這只妖區(qū)分慢分子和快分子，是需要信息的，而信息的獲得，也不可能無(wú)勞而獲，從而引出信息熵的概念，蘭道爾原理在信息熵和能量之間，建立起了嚴(yán)格的限制關(guān)系，使得麥克斯韋妖不可能存在。

4、薛定諤的貓

這只貓，把物理學(xué)折騰了快一個(gè)世紀(jì)，到目前都沒(méi)有讓人信服的詮釋。

1935年，奧地利物理學(xué)家薛定諤，針對(duì)量子力學(xué)的邊界問(wèn)題，提出了著名的思想實(shí)驗(yàn)'薛定諤的貓'，該問(wèn)題直指量子力學(xué)在微觀和宏觀的過(guò)渡邊界，把微觀的不確定性帶到了宏觀世界。

該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單地說(shuō)：一只關(guān)在箱子里的貓，箱子里有一瓶毒藥，毒藥有50%概率被釋放，概率取決于量子隨機(jī)，那么請(qǐng)問(wèn)，我們不打開(kāi)箱子時(shí)，這只貓是死？還是活？

一般人看來(lái)，這算什么問(wèn)題嗎！要么死！要么活！各占一半幾率。

然而，量子力學(xué)不這么認(rèn)為，量子力學(xué)詮釋在不打開(kāi)箱子前，貓?zhí)幱谒琅c活的疊加態(tài)。

注意！這里不是數(shù)學(xué)描述，也不是人類(lèi)語(yǔ)言的藝術(shù)描述，而是量子力學(xué)要求貓?zhí)幱?#39;死'與'活'的疊加，這種疊加是客觀且真實(shí)地存在的，不是想象出來(lái)的！

當(dāng)然，這樣的詮釋很難讓人接受，也很難理解，所以目前這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，還沒(méi)有得到合理的詮釋。

'薛定諤的貓'一詞，現(xiàn)已經(jīng)成為'不確定'的代名詞，甚至還有個(gè)調(diào)侃。

文科生：'如何才能理解薛定諤的貓？'

理科生：'等你找了一個(gè)平胸的女朋友，你就會(huì)明白了！'

文科生'………………'