拉普拉斯妖的消失——“拉普拉斯妖”随笔之六

一 通常所说的消失,一般包含两层意思:一是指物件的隐去,如空中小鸟,飞高飞远,在人们的视线中看不见了;二是指功能的衰竭,如一位老年人,机能衰退,听力丧失,在某个年龄之后听不见了.因此,从时间和空间的视角来看,消失是指在原先时空中的某个物件或某种功能的存在,在新来到的时空中遁去了.     

上帝派往人间的使者——“拉普拉斯妖”随笔之一

一 古希腊的神话中有许多关于妖的故事,给我印象最深的是蛇发女妖玛杜莎,头发是一条条活蛇,发尖是蛇头.她的目光碰上谁,谁就会立即变成石头.勇士珀尔修斯,一手拿剑,一手持盾,以盾作镜,挡住了她的目光,砍下了她的头颅.     

宇宙处处都是叙说新故事的地方——“拉普拉斯妖”随笔之七

一 拉普拉斯妖消失了.从前一篇文章中我们看到,他消失在微观的量子世界里,消失在宏观的混乱世界里.     

熵与信息——麦克斯韦妖的启示

 在神话故事中出现许多妖魔鬼怪,那是不足为奇的,但以精确严密著称的物理学之中也出现了妖精,就有点出人意料之外了.以英国著名物理学家命名的麦克斯韦妖(Maxwell’s demon)在物理科学的发展之中已经扮演了相当重要的脚色,不但以鲜明的图象,澄清了热力学第二定律的一些疑团,更重要的是指出了熵与信息之间的联系,成为信息论这一门新学科的先导.而在生命科学的发展之中,麦克斯韦妖也会大有其用武之地的.     

广义麦克斯韦妖

 麦克斯韦妖是著名英国物理学家麦克斯韦于1867年提出的。当时,热力学第二定律已诞生了16年。热力学第二定律指出,自然界中一切热力学系统所进行的任何自发过程,其熵总是增加的。随着热力学第二定律的诞生,相应出现了热寂说,麦克斯韦妖正是在对热寂说的批判中脱颖而出的。     

走进虚拟世界——“拉普拉斯妖”随笔之三

一 在人们生活的世界里,许多自然现象会带给人们惊恐与困惑,许多社会问题又会带给人们烦恼与痛苦;自然界中的山呼、海啸,社会里的吵声、枪声,又会给人们寻常的生活带来不少干扰与困厄.     

“麦克斯韦妖”的新进展

在140年以前，J．C．麦克斯韦曾提出过一个有名的假想实验，称为“麦克斯韦妖”，当时他的设想是在两个隔离的、绝热的容器内充满了空气，在两容器（记为甲、乙）的中间设置一个活门，有一个“妖”看管，它只让甲室的快分子进人乙室，而让乙室的慢分子进人甲室，这样在“妖”的管理下，两室的温差会逐渐加大，从而使整个系统远离热力学平衡态．由于这个“妖”不消耗能量，所以这个设想是违反热力学第二定律的。     

麦克斯韦妖与信息处理的物理极限

文章系统地评述了麦克斯韦妖佯谬相关的热力学基本观念的发端、历史沿革以及当前正在发展的科学前沿问题。文章作者从以下两个方面详细地阐述了为什么信息处理过程本质上是一个与麦克斯韦妖观念相“纠缠”的物理过程：(1)信息认知和提取可以辅助物理系统更有效地做功;(2)物理定律会对信息处理过程施加一个不可逾越的物理极限。这些分析与概念的澄清将有助于正确理解计算过程和热力学之间的关系。     

找到了宇宙运动最高原则的智者——“拉普拉斯妖”随笔之二

一 约在400万年前,人类的直接祖先在地球上出现了,他们一睁开迷茫的双眼,就会看到两件事:一件是看到了周围的"东西",如树木、流水,飞禽、走兽,星云、日月等;另一件是看到了这些"东西在动",如树枝的摇晃、溪水的流动,禽兽的飞奔,星移云游和日月运行等.几百万年过去了,如以今天的人们看到的世界与最早的人类看到的世界相比,也许只是在广度和深度上有所进展,看到的仍然是"东西"和"东西在动".     

真实世界的近似图像——“拉普拉斯妖”随笔之四

一 物理学走过的路,往往是从一个理想模型开始的. 牛顿力学可以认为是近代物理学的一个起点,它的研究就是从一个最简单的理想模型--质点开始的.所以从某种意义上讲,近代物理的研究对象起源于一个点.这一事实蕴含着物理学一贯就有的重要研究方法,即对一个真实的系统建立一个与之相对应的理想模型,物理学家先通过对理想模型的探讨,寻找规律,建立理论,然后再去阐释真实世界中的事情.