科学界“四大神兽”，除了薛定谔的猫，另外三个你可能都不知道

科学对人类的帮助是毋庸置疑的，进一步扩大了人类探索的范围。

科学进步其实没有捷径。它有赖于无数科学家的不断探索和研究。在科学研究中，“实验”是最基本、最直接的方法之一。

有趣的是，由于种种原因和局限性，有些实验并不是在现实世界中进行的，而是在人脑中凭想象进行的。科学家称这种另类实验为“思想实验”。

随着思想实验的出现和普及，科学界诞生了“四大神兽”。在这四大神兽中，除了薛定谔的猫比较出名之外，其他三只鲜为人知。一起来看看科学界的“四大神兽”吧。

薛定谔的猫

如上所述，随着量子力学的逐渐普及，著名的薛定谔猫思想实验也逐渐为人所知。

不过，虽然这个实验的名声已经传开了，但是很多人都不知道薛定谔这个“虐猫者”，为什么要跟一只猫过不去，甚至还把它装进盒子里，往盒子里放毒药。

其实，薛定谔设计这个思想实验的目的就是为了反驳量子力学的基础——哥本哈根诠释，实验的设计很简单：

把一只猫放在一个不透明的密闭盒子里，并在箱子里放一个盖革计数器、气体释放装置和一个放射性原子。

假设原子在一小时内有50%的概率衰变，衰变后会释放出一个粒子，这个粒子会被盖革计数器检测到，从而打开毒气释放装置，杀死猫封闭的盒子。实验中的问题是：一小时后，盒子里的猫是活的还是死的？

不打开盒子观察，你永远不知道盒子里的原子有没有衰变，你永远不知道猫的状态。在量子力学中，原子的状态是两种状态（衰变或不衰变）的叠加。

因为原子的状态也会影响猫的状态，所以猫陷入了“要么活”要么“要么死”的奇妙状态。我们只能认为，此时此刻，我们无法判断猫的状态。“生与死”。

搞笑的是，薛定谔为了反驳量子力学而设计了这个思想实验，最后却成了解读量子力学性质的典型试金石。

拉普拉斯的仙女

1814年，法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯提出了一个概念：有一个仙女知道宇宙中所有的粒子及其运动轨迹，并且可以用经典力学推论出宇宙的所有信息下一刻。

其实如果宇宙中有一个拥有这种能力的仙女，那就意味着它知道宇宙万物的未来。那么这样的仙女真的存在吗？答案当然是否定的。

对它最大的反驳就是量子力学的出现和建立。量子力学假设未来是不确定的，但会以概率的方式随机发生。

需要注意的是，量子力学中的“未来不确定”并不是完全不确定，而是给出了可能出现的情况及其对应的概率。在这些给定的可能性中进行选择（也会出现特殊情况）。

拉普拉斯的恶魔为什么会出现？其实这主要是因为当时科学界还是以“决定论”为主，认为宇宙万物都可以通过前提条件计算推导，人类的行为和认知有条件决定它的发生，也就是说未来是可能的。通过计算准确预测。

值得一提的是，爱因斯坦一开始是非常推崇决定论的，所以他在面对量子力学的时候就想出了那句非常有名的话——上帝不掷骰子。但事实证明他错了，上帝不仅掷骰子，而且掷得非常好。

麦克斯韦妖

1850年，物理学家鲁道夫·克劳修斯提出热力学第二定律，用来描述热量从高处向低处移动的过程。

1855年，克劳修斯引入了“熵”的概念来描述其不可逆过程，因此热力学第二定律也被称为“熵增定律”。

为了证明熵增定律只能在某些有限条件下成立，科学大师麦克斯韦设计了一个有趣的思想实验：

一个不受外界温度影响的盒子分为A和B由陷阱区控制，陷阱由地精控制，它知道盒子中任何分子的移动速度。

每当A区高速运动的分子快要撞上陷阱时，小恶魔就会控制陷阱，把它放到B区，A区剩下的都是慢速分子。

B区的情况和A区完全相反，那些移动快的分子会留在B区，移动慢的分子会被恶魔放到A区。

采用这种分类方法后，B区分子的平均运动速度会增加，而A区与B区完全相反，也就是说B区温度高，A区温度低.

根据“熵增定律”，热量会从高到低，最后全部平均。这是一个完全不可逆的过程。这说明“熵增定律”是可逆的。

麦克斯韦设计的思想实验当时让很多人哑口无言。直到20世纪50年代信息熵概念的出现，这个只控制盒子活板门的麦克斯韦妖才彻底退出了历史舞台。

芝诺的乌龟

芝诺的乌龟是古希腊哲学家芝诺设计的思想实验。它主要探讨时间和空间的连续性，即时间是否可以无限分割。

在芝诺设计的实验中，希腊著名运动员阿喀琉斯与乌龟赛跑。阿喀琉斯对自己很有信心。他让乌龟先跑了1000米，然后从起跑线上追了乌龟。

芝诺指出，当阿喀琉斯跑到1000米的节点时，乌龟肯定已经爬了一段距离，比如20米。此时乌龟距离起跑线1020米，阿喀琉斯距离起跑线1000米。

要追上乌龟，阿喀琉斯还得再跑20米，再跑20米，乌龟肯定跑了一定的距离，比如说1米，阿喀琉斯继续向前追1米米，而乌龟又向前跑了1公分，阿喀琉斯继续向前追了1公分...

很多人可能已经发现，这个故事里阿喀琉斯只能无限接近，跑在他前面的乌龟却不能'真的赶不上它了。

也就是说只要阿喀琉斯和乌龟之间的距离可以无限分割，那么要追上可以无限分割的距离就需要无限的时间。

芝诺提出的悖论至今仍让我们反思时空是否有真正意义上的最小单位，它们与宇宙中其他存在有何关联。

以上就是科学界的“四大神兽”。他们其实是四个思想实验中的“主角”。从某种意义上说，它们其实象征着人类对真理的追求和对科学严谨的态度，而在这种追求和态度下，未来可能会出现越来越多有趣的“野兽”。