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  • 1 # 量子驛站

    我們在網上可以找到“十大著名的思想實驗”,它們分別是電車難題、空地上的奶牛、定時炸彈、愛因斯坦的光線、特修斯之船、伽利略的重力實驗、猴子和印表機、中文房間、薛定諤的貓、缸中的大腦。

    這四個思想實驗中,我比較瞭解的是愛因斯坦的光線、伽利略的重力實驗、猴子和印表機、薛定諤的貓。這四個裡面除了猴子和印表機,其它三個都是物理學史上著名的思想實驗。接下來我們就說一下這三個思想實驗。

    伽利略的重力實驗

    在古希臘時代,著名哲學家亞里士多德曾經提出一個學說認為,重的物體下落快,輕的物體下落慢。如果把一個重的物體和輕的物體綁在一塊,那麼輕的物體會阻礙重的物體下落,從而使重的物體下落速度變慢。

    伽利略提出了一個思想實驗,兩個物體綁在一塊之後,總的質量應該比兩個物體都重,這樣應該比兩個物體的下落速度都快。就這樣簡單的一個思想實驗就推翻了亞里士多德的學說。

    正是這個思想實驗之後,伽利略在比薩斜塔上做了著名的實驗,就是我們小學時候學的那篇課文,《兩個鐵球同時落地》。即如果不考慮阻力的影響,重的物體和輕的物體下落速度是一樣快的。

    愛因斯坦的光線

    愛因斯坦還在郵局工作的時候曾經設想過這麼一個思想實驗,如果一個觀測者以光的速度執行,那麼是不是應該看到光的振動。

    愛因斯坦最後證明,對於任何勻速運動的觀測者,他們觀察到的物理規律對於任何慣性參考系都是一樣的。

    在這個思想實驗之後,愛因斯坦提出了他那著名的狹義相對論。

    薛定諤的貓

    這個思想實驗相信很多人都聽過。如果我們將一個衰變粒子放在一個黑匣子裡面,這個粒子如果衰變便會出發一個開關,這個開關連線了槍的扳機,如果槍射出子彈便會射殺在黑匣子裡面的貓。因為粒子是否衰變處於一種不確定的狀態,所以貓是處於一種生死的疊加態。

    圖1. 思想實驗:薛定諤的貓

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