麦克斯韦妖,是在麦克斯韦假想的妖,它能探测并控制单个分子运动,麦克斯韦意识到自然界存在着与熵增相拮抗的能量控制机制,但无法清晰说明这种机制,只能诙谐假定一种“妖”。简单描述,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”,麦克斯韦妖个头迷你,没啥特别的本事,但眼神好,反应敏捷,能准确地探测并控制单个分子运动,迅速把快速移动的分子从从左盒丢进右盒,把慢速运动的分子从右盒丢进左盒。因此,这个小盒子不仅左右部分形成了温差,还实现熵的自发减少。
尽管人们希望这带领宇宙违背热力学第2定律的麦氏小妖真的存在,但在纪律森严的物理帝国,心地单纯的麦氏小妖同样命途多舛,它困扰科学家150余年,迄今仍不知是死是活。20世纪50年代,信息熵的概念被提出。麦克斯韦妖若要实现热力学上的熵减,势必需要获取分子运动的信息,不耗损能量而获得信息是不可能的,因此,在孤立系统中麦克斯韦妖不可能存在。这只小妖精可能只是人类想象中的救世主,并不存活于世。
不过,信息论在热力学这儿插了一脚后,麦克斯韦妖存亡之战愈加精彩。有人通过“信息擒纵阀”使系统逐渐远离平衡态,发现人造麦克斯韦妖,不过这种学说没有得到大众认可。
得到更多人认可的是薛定谔在科学经典《生命是什么》一书中提出的观点:生命就是一种熵减。也就是人就是妖,妖就是人。
麦克斯韦妖是科学家眼中真正的救世主,如果它真的存在,那老人可以华发变成黑发,宇宙能从熵寂走向重生。
16世纪文艺复兴时期莎士比亚在《哈姆雷特》中喊出“人是万物的灵长,宇宙的精华”,我们前所未有地在人身上找到价值和尊严,莎翁的《四大悲剧》更是被奉若圭皋。
但在科学殿堂,数学却以精密的计算将这种骄傲击得粉身碎骨,莎士比亚的猴子像石头缝里蹦出的孙悟空颠覆了人类三观。
1909年,e.波莱尔在一本谈概率的书中提出了无限猴子定理,该定理认为:如果无数多的猴子在无数多的打字机上随机打字,并持续无限久的时间,那么在某个时候,它们必然会打出莎士比亚的全部着作。
严谨的数理逻辑证明让这事实看似铁板钉钉,但现实的人们却嗤笑这是天方夜谭,2003年,一家英国动物园的科学家“试验”了无限猴子定理,他们把一台电脑和一个键盘放进灵长类园区。可惜的是,猴子们并没有打出什么十四行诗,打出的只是5页几乎完全是"s"的纸。
莎士比亚的猴子犹如跳梁小丑被狠狠地打入地牢,然而这个身怀“无限可能”绝技的神兽漠视着愚蠢的人类。
100年后在谷歌ai系统的机器学习代码中,莎士比亚的猴子展露神迹。尽管谷歌并未让一只猴子敲键盘打造出莎士比亚的着作,但被视为“莎士比亚猴子”的ai已经能够开始写出诗歌了。
这让傲骄的人类瑟瑟发抖,开始重新思考自我,重新审视这只可以创造无限可能的莎士比亚的猴子。
拥有智慧和情感是人类生而为人的骄傲,在体内多巴胺的化学分泌下,绚丽的诗句跳跃于灵动的字符之上,我们一直认为这是独属于人类文明的最美结晶,但在概率论的逻辑中,这一切只是猴子们的一个随机动作。
20世纪,物理帝国妖风四起。一个毫无杀伤力但又难缠的神兽伴随量子力学空降人间,这神兽诞生于史上最风流的物理学家薛定谔的手上,遂名曰薛定谔之猫。
相比起那些神通广大的神兽们,薛定谔之猫命运最悲催,它既不能享受吞拿鱼味儿的猫罐头,也没有猫奴给它献殷勤,自始至终,它都活在物理帝国的刑场上,在生死之间徘徊。这个刑场是一个密室,刑具是锤子和毒药瓶,锤子由电子开关控制,而电子开关又由放射性原子控制。如果原子核衰变,则放出阿尔法粒子,触动电子开关,猫必死无疑。不过,原子核的衰变是随机事件。尽管人们能精确知道原子核衰变时刻的概率,却无法判断它具体何时衰变。所以,人们却无法得知它具体何时死亡。打开密室前,这猫要么活着,要么死去。
可事情却没这么简单,因为,这只悲摧的猫被赋予了量子世界的特异功能——量子叠加,在这猫身上,宏观世界的因果规律已坍塌,只剩下一连串的概率波。所以,在被观测之前,这猫都是既死又活、生死叠加。
薛定谔本来创造这只神兽仅是为了方便吃瓜群众们从宏观尺度理解量子物理,但它很快成了大家的噩梦,各类解说和研究纷至沓来。1957年,埃弗莱特用“多世界理论”给这只猫找到了归宿。他认为,问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变,薛定谔之猫在它被观测那一刻,世界分裂成了两个版本,在a版本中,猫活着,而b版本中,猫死去。“多世界理论”非常优美,却被哥本哈根派这个量子力学头号教派极力打压,所以,这只可怜的猫咪,依旧游荡在人界、地狱之间的灰色空间。
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