by小鱼口述，鱼妈整合资料，半原创。

去年，我从小鱼那里得知了物理学四大神兽的存在，昨天我发现一个朋友在朋友圈推荐了一部关于“薛定谔的猫”的科普视频，这激发了我与大家分享这四大物理学“神兽”的兴趣。

这物理学四大神兽分别是：薛定谔的猫、芝诺的乌龟、拉普拉斯兽和麦克斯韦妖，它们分别对应着微积分、经典力学、热力学第二定律和量子力学。

下面，我按时间顺序分别介绍一下它们。

1. 芝诺的乌龟，微积分的象征

芝诺的乌龟是由古希腊数学家芝诺（约公元前490年至约前425年）提出的，他是古希腊的数学家、哲学家，以芝诺悖论著称。芝诺悖论是一系列关于运动的不可分性的哲学悖论。

芝诺提出：阿基里斯（荷马史诗中的赛跑英雄）和乌龟举行了一场赛跑，并让乌龟先跑100米。假定阿基米斯的速度是乌龟的10倍。现在，比赛开始了，当阿基里斯跑了100米，到达乌龟的出发点时，乌龟又向前跑了10米；

当阿基里斯又追上这10米，乌龟又向前跑了1米；当阿基里斯再追上这1米，乌龟又跑了1/10米……如此继续下去，阿基里斯永远追不上乌龟。

这个悖论引发了关于无穷、连续和部分和概念的深入讨论，也被认为是微积分学中的无穷求和问题的早期形式。

2.拉普拉斯兽，经典牛顿力学的代表

拉普拉斯兽是由法国数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设，它能记录下宇宙中的某个时刻每一个原子确切的位置和动量。然后，可以使用牛顿的简洁公式，瞬间算出宇宙的过去与未来。

在物理学领域中，决定论思想认为自然界普遍存在客观规律和因果联系，如果物理系统的状态和变化率在当前已知，那么这个系统的过去和未来都是完全确定的。比如牛顿经典力学中，物体的运动轨迹是由初始条件和受力情况决定的。

科学家们通过公式推导，可以准确地计算天体运动的规律。世间万物都可以用物理规律来解释，每一个物理事件之间都遵循严格的因果关系，当出现坏的结果时，他们相信肯定存在造成这个结果的原因，并且是一一对应的。

随着量子力学的发展，人们开始质疑决定论。量子力学中的不确定性原理表明，我们无法同时精确测量粒子的位置和动量，因此无法准确地预测未来的所有事件。

随着对微观粒子的深入研究，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统中的一些现象，如波粒二象性、量子纠缠等。这些发现使得决定论的适用范围受到限制。

混沌理论的发展也进一步限制了决定论的适用范围。混沌理论表明，一些系统在受到微小的初始条件扰动时，其长期行为具有极大的不确定性，无法通过过去的初始条件预测未来的状态。人们熟知的气象学上的“蝴蝶效应”就是典型的例子。

所以，现在的人们认为，拉普拉斯兽只是一种理想化的概念，而非现实中的存在。

3.麦克斯韦妖，热力学第二定律的挑战

麦克斯韦妖是英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1867年提出的一个理论上的设想，用于挑战热力学第二定律。

热力学第二定律指出，在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱程度）总是倾向于增加，也就是说，系统总是朝着更大的混乱程度发展。

然而，麦克斯韦提出了一个假设，存在一种叫麦克斯韦妖的具有超自然能力的生物，它能够识别并控制单个分子，从而使得系统的熵能够减少。

麦克斯韦妖的概念被用来探讨热力学第二定律的极限和局限性，以及如何使用这种能力来逆转热力学过程。这个假设也引发了关于信息、控制和量子力学等方面的深入讨论。

4.薛定谔的猫，量子力学的假设

薛定谔的猫是由奥地利物理学家薛定谔在1935年提出的，薛定谔的猫这个假设旨在描述量子叠加和测量问题。

薛定谔的猫思想实验，指的是一只被关在密闭盒子里的猫，盒子里有一些放射性物质和一个装置，一旦放射性物质衰变，装置就会使锤子砸碎毒药瓶，将猫毒死。反之，衰变未发生，猫便能活下来。

这个实验揭示了量子世界的不确定性原理，即在打开盒子之前，猫的生死状态是未知的，它可能既死又活，呈现一种叠加状态。

这个思想实验揭示了量子世界中微观粒子状态的奇特性质，即观测结果受到观测者的干扰，即观测者的介入会影响到被观测系统的状态。

这种影响在量子力学中尤为明显，因为量子世界中的粒子状态是高度不确定的，直到被观测者观测到之前，它们都处于一种叠加态。

当观测者对量子粒子进行观测时，观测者的介入会干扰到粒子的状态，使得粒子的状态发生改变。这种干扰具体表现为，观测者对粒子进行观测后，粒子的状态会从叠加态变为确定态，从而改变了原来的状态。

所以，在量子力学中，我们强调观测者必须非常谨慎地进行观测，以避免对被观测系统造成不必要的干扰。

5.结语

这四大神兽在物理学中有着非常重要的地位，它们不仅对应着不同的物理学领域，而且也揭示了物理学中的一些基本原理和思想。

这四大物理学“神兽”虽然都是假设或思想实验，但它们都揭示了物理学中一些深奥而奇特的概念和原理。

通过了解这些“神兽”，我们可以更好地理解自然界的奥秘和科学的本质。