在科學(xué)這座圣殿里,，

沒有蠻橫的神獸，

只有馴服的寵物,。

物理學(xué)上有四大神獸，芝諾的烏龜,，拉普拉斯獸,、麥克斯韋妖、薛定諤的貓,。分別對應(yīng)著微積分,、經(jīng)典力學(xué)、熱力學(xué)第二定律和量子力學(xué)。這四大神獸并不弱于傳說中的青龍白虎朱雀玄武,，芝諾的烏龜時(shí)空雙修能縮地成寸,，拉普拉斯獸明察大道推演萬物，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,。這四大神獸亦正亦邪，它既給聰明的科學(xué)家?guī)砝_,，也給企圖進(jìn)化成神的人類指明了道路,。

1

薛定諤的貓

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)，物理帝國妖風(fēng)四起,。一個(gè)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，遂名曰薛定諤之貓,。

相比起前面那三個(gè)神通廣大的神獸們,，薛定諤之貓命運(yùn)最悲催，它既不能享受吞拿魚味兒的貓罐頭,，也沒有貓奴給它獻(xiàn)殷勤,，自始至終，它都活在物理帝國的刑場上,，并練就了既死又活的本事,。這個(gè)刑場是一個(gè)密室，刑具是錘子和毒藥瓶,，這個(gè)錘子由電子開關(guān)控制,，而電子開關(guān)又由放射性原子控制。如果原子核衰變,，則放出阿爾法粒子,，觸動(dòng)電子開關(guān)，貓必死無疑,。不過,，原子核的衰變是隨機(jī)事件。盡管人們能精確知道原子核衰變時(shí)刻的概率,，卻無法判斷它具體何時(shí)衰變,。 所以，盡管薛定諤之貓必死無疑,，人們卻無法得知它具體何時(shí)死亡,。這么說來，打開密室前,，這貓要么活著,，要么死去,。

可事情卻沒這么簡單，因?yàn)椋?這只悲摧的貓被賦予了量子世界的特異功能——量子疊加,，在這貓身上,，宏觀世界的因果律業(yè)已坍塌，只剩下一連串的概率波,。所以,，在被觀測之前，這貓都是既死又活,、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,。1957年，埃弗萊特用“多世界理論”給這只貓找到了歸宿,。他認(rèn)為,，問題并不在于盒子中的放射性原子是否衰變，而在于它既衰變又不衰變,。薛定諤之貓是條活生生的生命,，在它被觀測那一刻，世界分裂成了兩個(gè)版本,，在A版本中,，貓活著，而B版本中,，貓死去,。 然而，盡管“多世界理論”非常優(yōu)美,，卻被哥本哈根派這個(gè)量子力學(xué)頭號教派極力打壓,，遂鮮為人知。所以,，這只可憐的貓咪,，依舊游蕩在人界、地獄之間的灰色空間,。

盡管行走于生死邊界的貓從未見過,，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,，但它卻實(shí)際存在,。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,，挑戰(zhàn)量子世界的邊界。

可迄今為止，量子理論盡管取得了偉大成就,，但它仍然是物理帝國的一團(tuán)烏云,。 也許，只有這兩個(gè)世界真正攜手的那一天,，薛定諤之貓才能好好地安睡于天堂,。

2

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(shí)空

早在1200年，數(shù)以千計(jì)的科學(xué)家癡迷于永動(dòng)機(jī)不能自拔,。到了19世紀(jì),，熱力學(xué)蓬勃發(fā)展，各類永動(dòng)機(jī)一一被否定,。這時(shí)候,，讓愛因斯坦都崇拜不已的電磁學(xué)大牛麥克斯韋做出了一個(gè)假說，從而誕生了物理學(xué)史上的第三大神獸——麥克斯韋妖,。如果這神獸真的存在的話,，或許就可以創(chuàng)立違背熱力學(xué)第二定律的永動(dòng)機(jī)就不是夢了，走向熵寂的宇宙也有起死回生的可能,。

麥克斯韋妖（Maxwell's demon）,，是在麥克斯韋假想的妖，能探測并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng),，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,，但無法清晰說明這種機(jī)制，只能詼諧假定一種“妖”,。簡單描述,，一個(gè)絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由“妖”控制的一扇小“門”,，麥克斯韋妖個(gè)頭迷你,，沒啥特別的本事，但眼神好,，反應(yīng)敏捷,，能準(zhǔn)確地探測并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)，迅速把快速移動(dòng)的分子從從左盒丟進(jìn)右盒,，把慢速運(yùn)動(dòng)的分子從右盒丟進(jìn)左盒,。因此，總有一個(gè)格子的溫度是高于另一個(gè)格子,，這個(gè)小盒子左右部分就形成了溫差,，實(shí)現(xiàn)了熵的自發(fā)減少，這樣就可以違背熱力學(xué)第二定律制作出第二類永動(dòng)機(jī),。

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，那此神獸能就能操控萬物,，逆轉(zhuǎn)陰陽,。若是如此強(qiáng)大的小妖存在的話，人類也會(huì)進(jìn)一步地進(jìn)化,，但在戒律森嚴(yán)的物理世界中,，這樣的小妖注定是命運(yùn)多舛的。在20世紀(jì)50年代,，信息熵的概念被提出,。

麥克斯韋妖若要實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)上的熵減，勢必需要獲取分子運(yùn)動(dòng)的信息,，不耗損能量而獲得信息是不可能的,，因此，在孤立系統(tǒng)中麥克斯韋妖不可能存在,。歸根結(jié)底,，這個(gè)兢兢業(yè)業(yè)的小妖精可能只是人類想象中的救世主，不可能在時(shí)空中存在,。

不過,， 進(jìn)入21世紀(jì)，學(xué)界癡迷于研究熵減過程,，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，通過“信息擒縱閥”使系統(tǒng)逐漸遠(yuǎn)離平衡態(tài),，只不過,，這個(gè)人造麥克斯韋妖仍需要光作為能量源。

到如今,，麥克斯韋妖存不存在還是不能被證明,，也許在不久的未來，科學(xué)家們就能找到這樣的小妖吧,。如果它真的存在,，那老人可以華發(fā)變成黑發(fā)，宇宙能從熵寂走向重生,。從此,，覆水可收，破鏡重圓,。那將是多么讓人向往的世界啊,。

3

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：推演萬物

法國物理學(xué)家拉普拉斯，是號稱"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,。他是經(jīng)典力學(xué)的堅(jiān)定擁護(hù)者,，也是決定論的支持者。他吸納了畢達(dá)哥拉斯“萬物皆數(shù)”之力,，結(jié)合天體力學(xué),、概率論等思想精華。所以他認(rèn)為,，當(dāng)下的客觀世界是過去的果和未來的因。

他認(rèn)為這世間如果存在一種神獸,，它神通廣大,，無所不知。只要它愿意動(dòng)動(dòng)手指和眼睛,，記錄下某一刻它能知道宇宙中每個(gè)原子確切的位置和動(dòng)量,，就能用牛頓的簡潔公式，瞬間算出宇宙的過去與未來,。 這就是大名鼎鼎的神獸拉普拉斯,，善推演，能知萬物,。

簡而言之,，拉普拉斯的理論就是：了解物質(zhì)前一刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就可以推出下一刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),，把整個(gè)宇宙的每一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)確定以后,，就可以推出下一刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。你們可以想象一下,，假如從宇宙的起源到宇宙的發(fā)展再到宇宙的終結(jié),，全部的全部，只需要我知道宇宙最初的狀態(tài)就可以推演出來,，一切都只不過是定局,，那會(huì)有多么的可怕。如果真的能實(shí)現(xiàn),，人類就掌握了宇宙的命運(yùn),。

可大部分的人類卻沒有這么高興，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,，那我們還有什么活頭,？必須得早點(diǎn)弄死它才行，不出一百年,，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，這只無所不能的拉普拉斯獸最終一命嗚呼,，可以算是夭折在了襁褓里,。

19世紀(jì)，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獸元?dú)獯髠?0世紀(jì),，困擾人類百年的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)成功證明因果律在微觀世界徹底失效，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,。

4

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,，物理帝國的世紀(jì)運(yùn)動(dòng)競技開幕，芝諾之龜與海神之子阿喀琉斯賽跑,。阿喀琉斯體格健壯,，肌肉飽滿，四肢遒勁有力,。芝諾之龜短小精悍,，豆眼如炬,，龜甲結(jié)實(shí)笨重,。芝諾之龜以身體劣勢為由,，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?，便毫不猶豫地答應(yīng)了。

比賽開始,，當(dāng)阿喀琉斯追到100米時(shí)，烏龜已經(jīng)向前爬了10米,；阿喀琉斯繼續(xù)追,，而當(dāng)他追完烏龜爬的10米時(shí)，烏龜又已經(jīng)向前爬了1米,；阿喀琉斯只能再追向前面的1米,，可烏龜又已經(jīng)向前爬了1/10米；就這樣,，芝諾之龜總能與阿喀琉斯保持一個(gè)距離,，不管這個(gè)距離有多小,，但只要烏龜不停地奮力向前爬,，阿喀琉斯就永遠(yuǎn)也追不上烏龜！

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,，芝諾之龜從此暴得大名,，無人匹敵。不僅在古希臘,，同樣智者云集的東方文明,，也對這只烏龜無可奈何，《莊子·天下篇》中提到：“一尺之棰,，日取其半,，萬世不竭”，其實(shí)也是這只龜?shù)淖兎N,。這便是鼎鼎大名的芝諾悖論,。

其實(shí)在聰明的大家看來，這就是一個(gè)十分簡單的問題,。因?yàn)?在現(xiàn)實(shí)世界中，隨便拉來一只烏龜,，無論它跑多遠(yuǎn),，6歲小兒都能追上它。而且,，隨便建立一個(gè)簡單的方程組t=s/(v1-v2)還能求出阿喀琉斯追上芝諾的烏龜?shù)臅r(shí)間,。

可是，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硎澜鐓s不是這么一回事,，萬事萬物都需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐扑愫妥C明才可以存在,。也就是說，就算我們可以輕而易舉地求出阿喀琉斯追上烏龜所用的時(shí)間,，也仍不能證明他為何能夠追上,。要想解決這個(gè)問題就必須把極限問題給解決了?？墒菑漠呥_(dá)哥拉斯到歐拉的數(shù)學(xué)大神們,，沒有一個(gè)人能夠破解極限問題的。因此,，這毫無任何道理的芝諾的烏龜,，以神獸的姿態(tài)定居在物理的帝國整整2000年。

整整兩千年后,，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(shí)空連續(xù)性。這讓大英雄阿喀琉斯終于在物理帝國的競技場里,，追上芝諾之龜,。

回首古今，物理學(xué)的四大神獸都有了自己的結(jié)局,。只能說無論是多么蠻橫的神獸,，在最后都會(huì)被科學(xué)收服,，這也許就印證了開頭的那句話吧。 芝諾的烏龜已經(jīng)死了,，微積分的基礎(chǔ)便是建立在它的尸體上,。拉普拉斯獸被混沌效應(yīng)的引入給推翻了，再加上后來的海森堡的臨門一腳,，也是涼透了,。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，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,，躲在量子力派的屋檐下瑟瑟發(fā)抖。

科學(xué)當(dāng)?shù)?，神獸已矣,。