科學殿堂里的七大神獸

羅金海

學習知識要善于思考，思考，再思考。我就是靠這個方法成為科學家的。

——愛因斯坦

科學圣殿里有七大神獸：芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、巴甫洛夫的狗、麥克斯韋妖、莎士比亞的猴子、薛定諤的貓和洛倫茲的蝴蝶。分別對應著微積分、經典力學、生物學、熱力學第二定律、概率論、量子力學和混沌學。

這七大神獸獨霸一方，各擅勝場：芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸，拉普拉斯獸明察大道推演萬物，巴甫洛夫的狗能瞬時響應抗拒理性，麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽，莎士比亞的猴子在時空光錐創造無限可能，薛定諤的貓能制造宇宙超越輪回，洛倫茲的蝴蝶能以四兩之力擾亂乾坤。

這七大神獸亦正亦邪，相互之間各有恩怨，例如洛倫茲的蝴蝶和拉普拉斯獸就是天生的死對頭。這些神獸有時給科學圣殿帶來難以理解的困擾，有時也給那些天才的科學家指明方向和道路。

1芝諾的烏龜

出生日期：公元前464年

主人：芝諾

門派：先賢哲學

能力：縮地成寸

公元前464年，物理帝國的世紀運動競技賽開幕，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，龜甲結實笨重。芝諾之龜以身體劣勢為由，申請提前奔跑100米。阿喀琉斯深知自己的速度乃是芝諾之龜的10倍，便毫不猶豫地答應了。

比賽開始，當阿喀琉斯追到100米時，烏龜已經向前爬了10米;阿喀琉斯繼續追，而當他追完烏龜爬的10米時，烏龜又已經向前爬了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距離，不管這個距離有多小，但只要烏龜不停地奮力向前爬，阿喀琉斯就永遠也追不上烏龜。

盡管阿喀琉斯是神話中的英雄，但最終還是敗在芝諾之龜的四條小短腿之下，芝諾之龜從此聲名鵲起，無人匹敵。不僅在古希臘，在智者云集的古老東方，同樣也對這只烏龜無可奈何。《莊子·雜篇·天下》中提到，“一尺之捶，日取其半，萬世不竭”，其實也是這只烏龜施展的“魔法”。

在現實世界中，這芝諾的烏龜蠻不講理，因為隨便拉來一只烏龜，無論它跑多遠，6歲小兒都追得上它。而且，隨便建一個簡單的方程，還能求解出阿喀琉斯追上芝諾之龜的時間。

可科學世界不一樣，萬事萬物都需要嚴密的邏輯推理和數學證明才能令人信服。然而，從畢達哥拉斯到歐拉，數學大神們卻無一人能破解這一數學之秘。這只蠻不講理的芝諾之龜，以神獸姿態定居物理帝國2000年。

整整2000年后，數學巨匠萊布尼茨與科學巨匠牛頓隔空修煉“微積分”，用微積分中的“極限”法門攻破了時空連續性，這才讓大英雄阿喀琉斯在物理帝國的競技場上，追上了芝諾之龜。然而，人類對這只千年老龜依然耿耿于懷，從哲學到前沿物理學，研究者們還是常常拿它吵架。

2拉普拉斯獸

出生日期：1814年

主人：拉普拉斯

門派：經典力學

能力：善推演，知萬物

19世紀初，整個物理世界晴空萬里，牛頓為萬物揭示光明，匍匐在老爵爺門下的拉普拉斯宣稱，當下的客觀世界是過去的果和未來的因。他認為這世間存在一種“神獸”，它神通廣大、無所不知，只要它愿意動動手指和眼睛，記錄下某一刻宇宙中每個原子確切的位置和動量，就能用牛頓的簡潔公式，瞬間算出宇宙的過去與未來。這就是大名鼎鼎的諦聽神獸拉普拉斯——善推演，知萬物。

拉普拉斯的基本理論是：了解物質前一刻的運動狀態，就可以推演出下一刻的運動狀態;而確定整個宇宙中每一個粒子的運動狀態后，就可以推演出下一刻的宇宙了。

拉普拉斯是經典力學在19世紀最厲害的馬前卒，他吸納畢達哥拉斯“萬物皆數”之力，結合天體力學、概率論等思想精華，創造了宏觀經典力學的守護神獸拉普拉斯獸。沉睡在威斯敏斯特大教堂里的祖師爺牛頓高興得合不攏嘴，因為，這說明自己親手建立的經典物理學帝國堅不可摧，無所不能。

大部分的人類卻沒有這么高興，如果人類的所有命運都已經被拉普拉斯妖算得清清楚楚，那我們還有什么活頭？必須得早點消滅它才行。不出100年，熱力學和量子力學等新理論對其萬箭齊發，以物理學家開爾文、量子力學的海森堡為代表展開聯手圍剿，這只無所不能的拉普拉斯妖最終一命嗚呼，和前面那只千年老龜相比，可以算是夭折在了襁褓里。

19世紀，建立在不可逆基礎。上的熱力學大行其道，這讓以可逆性作為理論基石的拉普拉斯妖元氣大傷。20世紀，困擾人類長達百年的雙縫干涉實驗成功證明因果律在微觀世界徹底失效，而海森堡的不確定性原理也說明，再厲害的神獸也無法看清微觀世界的全部面貌。

更悲傷的是，即使拉普拉斯妖已經徹底死掉，不厚道的人類也不愿給這個短命的神獸留下最后的尊嚴。因為，由宇宙最大熵、光速以及將信息傳送通過一個普朗克長度所需要的時間共同計算得出，拉普拉斯妖的算力上限已被證實約為100比特，可以看出，這驚人的算力顯然根本不可能在物理帝國存在。

巴甫洛夫的狗

出生日期：1849年

主人：巴甫洛夫

門派：生物學

能力：瞬時反射

171年前，巴甫洛夫用食物、蜂鳴器和幾條狗做實驗。正常情況下，狗見到食物就會分泌唾液，聽到鈴聲卻沒有任何反應。但在巴甫洛夫的設計下，狗在每次獲得喂食前，都有一個蜂鳴器響起，久而久之，這個聲響便有了意義，那是食物來了的信號。在這之后，即使沒有食物，這只好吃的狗狗也會一聽到鈴聲，就忍不住嘩啦啦流口水。蜂鳴器的響聲成了它快樂的源泉，就像我們聽到“您有一條新短消息”，就釋放出快樂的多巴胺。

實驗表明：原本并不能引起某種本能反射的中性刺激物（鈴聲、紅燈等），如果它總是伴隨某個能引起該本能反射的刺激物出現，經多次重復后，這個中性刺激物就也能引起這種本能反射了，這就是經典性條件反射。

原來一個人的反應可以不經大腦思考，而以意識世界先入為主，抗拒邏輯思辨。雖然是生物學實驗，但這為人類社會開辟了一條通往認知學的道路。

單身工科男從實驗中開竅，悟出了史上最強追求大法。具體方法是每天給心儀的女同學買早餐，堅持一兩個月并且緘默不語。當女同學已經對你每天的早餐習以為常時，突然停止送餐，她心中一定會產生深深的疑惑，同時會滿懷興趣與好奇地找你詢問，這時你便可以一鼓作氣傾吐自己的愛慕之情，順理成章地追求成功。所以巴甫洛夫的狗又被稱為“巴甫洛夫的單身狗”。

當然這也并不全是好事，二戰時，德國法西斯解讀了巴甫洛夫的條件反射理論，通過教育、洗腦等手段控制人民的思想，給世界帶來巨大的災難。

而今天的我們似乎已經臣服于科技、娛樂操控下的“條件反射”。一聽到新消息的送達聲，就立即拿起手機;一看到微信界面的紅點提示，就忍不住馬上動手點開。這不就是巴甫洛夫當年一手馴化，而后名揚天下的巴甫洛夫的狗嗎？

麥克斯韋妖

出生日期：1871年

主人：麥克斯韋

門派：熱力學

能力：逆轉時空

早在公元1200年，數以千計的科學家癡迷于永動機不能自拔。到了19世紀，熱力學蓬勃發展，各類永動機被一否定。這時候，讓愛因斯坦都崇拜不已的電磁學大牛麥克斯韋，創造了物理學史上的又一大神獸麥克斯韋妖。如果這神獸真的存在，或許創立永動機就不是癡人說夢了，走向熵寂的宇宙也會有起死回生的可能。

麥克斯韋妖，是由麥克斯韋假想出來的妖，它能探測并控制單個分子運動。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制，但無法清晰地說明這種機制，只能詼諧地假定一種“妖”。簡單描述就是：一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由“妖”控制的一扇小“門”，麥克斯韋妖個頭迷你，沒啥特別的本事，但眼神好，反應敏捷，能準確地探測并控制單個分子運動，迅速把快速運動的分子從左盒丟進右盒，把慢速運動的分子從右盒丟進左盒。因此，這個小盒子不僅形成了左右部分的溫差，還實現了熵的自發減少。

盡管人們希望這只帶領宇宙違背熱力學第二定律的麥氏小妖真的存在，但在紀律森嚴的物理帝國，心地單純的麥氏小妖同樣命途多舛，它困擾科學家近150年，至今仍不知是死是活。20世紀50年代，信息熵的概念被提出。麥克斯韋妖若要實現熱力學上的熵減，勢必需要獲取分子運動的信息，想不耗損能量而獲得信息是不可能的，因此，在孤立系統中麥克斯韋妖不可能存在。這只小妖精可能只是人類想象中的救世主，并不存活于世。

不過，自從信息論在熱力學這兒插了一腳后，麥克斯韋妖的存亡之戰便愈加精彩了。有人通過“信息擒縱閥”使系統逐漸遠離平衡態，發現了人造麥克斯韋妖，不過這種學說沒有得到大眾認可。

得到更多人認可的是薛定諤在科學經典《生命是什么》一書中提出的觀點：生命就是一種熵減。也就是說，人就是妖，妖就是人。

麥克斯韋妖是科學家眼中真正的救世主，如果它真的存在，那么老人便可以華發變成黑發，宇宙更是能從熵寂走向重生。

莎士比亞的猴子

出生日期：1909年

主人：E.波萊爾

門派：概率學

能力：無限可能

16世紀文藝復興時期，莎士比亞在《哈姆雷特》中喊出“人是萬物的靈長，宇宙的精華”，我們于是找到了生而為人前所未有的價值和尊嚴，莎翁的“四大悲劇”更是被人們奉若圭臬。

但在科學殿堂，數學卻以精密的計算將這種驕傲擊得粉碎，莎士比亞的猴子像從石頭縫里蹦出的孫悟空，顛覆了人類的三觀。

1909年，E.波萊爾在一本談概率的書中提出了無限猴子定理，該定理認為：如果無數多的猴子在無數多的打字機上隨機打字，并持續無限久的時間，那么在某個時候，它們必然會打出莎士比亞的全部著作。

嚴謹的數理邏輯證明讓這個推斷看似鐵板釘釘，現實中人們卻嗤笑這是天方夜譚。2003年，一家英國動物園的科學家“試驗”了無限猴子定理，他們把一臺電腦和一個鍵盤放進靈長類動物園區。可惜的是，猴子們并沒有打出什么十四行詩，打出的只是5頁幾乎完全是“S"的紙。

莎士比亞的猴子猶如跳梁小丑被狠狠地打入地牢，然而這個身懷“無限可能”絕技的神獸，其實一直在冷漠地注視著愚蠢的人類。

誕生100年后，在谷歌Al系統的機器學習代碼中，莎士比亞的猴子終于展露神跡。盡管谷歌并未讓一只猴子敲鍵盤打造出莎士比亞的著作，但被視為莎士比亞猴子的Al已經能夠寫出詩歌了。

這讓驕傲的人類瑟瑟發抖，開始重新思考自我，重新審視這只可以創造無限可能的莎士比亞的猴子。

擁有智慧和情感是人類生而為人的驕傲，在體內多巴胺的化學作用下，絢麗的詩句誕生于靈動的字符之中，我們一直認為這是獨屬于人類的文明結晶，但在概率論的邏輯中，這一切只是猴子們的一個隨機動作。

6薛定諤之貓

出生日期：1935年

主人：薛定諤

門派：量子力學

能力：超越生死

20世紀，物理帝國妖風四起。一個毫無殺傷力但又難纏的神獸伴隨量子力學空降人間，這只神獸誕生于史，上最風流的物理學家薛定諤之手，于是名日薛定諤之貓。

相比其他神通廣大的神獸們，薛定諤之貓命運最悲摧，它既不能享受吞拿魚味兒的貓罐頭，也沒有貓奴給它獻殷勤，自始至終，它都活在物理帝國的刑場上，在生死之間徘徊。這個刑場是個密室，刑具是錘子和毒藥瓶，錘子由電子開關控制，而電子開關又由放射性原子控制。如果原子核衰變，則會釋放出阿爾法粒子，觸動電子開關，貓必死無疑。不過，原子核的衰變是隨機事件。盡管人們能精確地知道原子核衰變的概率，卻無法判斷它具體何時衰變。所以，人們也就無法得知貓具體何時死亡。打開密室前，這貓要么活著，要么死去。

事情卻沒這么簡單，因為，這只悲摧的貓被賦予了量子世界的特異功能——量子疊加，在這只貓身上，宏觀世界的因果規律已坍塌，只剩下一連串的概率波。所以，在被觀測之前，這貓是既死又生、生死疊加的狀態。

薛定諤創造這只神獸本來僅是為了方便人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。他認為，問題并不在于盒子中的放射性原子是否衰變，薛定諤之貓在它被觀測的那一刻，世界就分裂成了兩個版本，在A版本中，貓活著，而在B版本中，貓死去。“多世界理論”非常優美，卻被量子力學頭號教派哥本哈根派極力打壓，所以，這只可憐的貓咪，依舊游蕩在非人間、非地獄的灰色空間。

行走于生死邊界的貓從未見過，科學家們卻異口同聲地證實他們見過薛定諤之貓，你想象不出它活著的樣子，但它確實存在。有了微觀世界的真實發現，又有團隊謀劃著把薛定諤之貓徹底帶到宏觀領域，挑戰量子世界的邊界。

量子理論已經取得了偉大成就，但迄今為止，貓仍然是物理帝國的一團烏云。也許，只有微觀與宏觀這兩個世界真正攜手的那一天，薛定諤之貓才能好好地存于人間或安睡于天堂。

7洛倫茲的蝴蝶

出生日期：1963年

主人：洛倫茲

門派：混沌學

能力：重歸混沌

20世紀初，相對論和量子力學兩者合力打碎了經典力學建立的秩序。相對論挑戰了牛頓的絕對時空觀，量子力學則重構了世界決定論。

不過，最近直接KO牛頓的，還有一只南美洲的蝴蝶。別小看這只任性的蝴蝶，它輕輕地在亞馬孫熱帶雨林中扇動翅膀，就能在兩周后的美國得克薩斯州引發一場龍卷風。

1963年，美國氣象學家洛倫茲首次揭開蝴蝶的魔鬼真容后，宏觀經典力學擁護者的決定論便全都土崩瓦解了。

這只蝴蝶深刻地揭示了混沌理論的真諦：系統對初始條件極具依賴性，而初值的微小差別會導致未來狀態的巨大差別，正如中國古人所言：“失之毫厘，謬以千里。”

而洛倫茲的蝴蝶所代表的混沌理論的不確定性，也直接從根本上否定了決定論。相比量子力學只揭示微觀世界的不可預測性，混沌理論直接在遵循牛頓定律的常規尺度下，論證了宏觀系.統本身也普遍具有隨機性。

打著全知全能旗號的拉普拉斯獸此時無處遁形，最終只能倉皇逃竄。

當然，讓一切回歸混沌只是蝴蝶表面的偽裝，任性的靈獸內心同樣遵循著秩序。它的身體內生長著美妙的洛倫茲吸引子，那是一個具有無窮結構的分形，是連接混沌和分形的橋梁，提供了混沌從無序邁向有序的鐵證。

洛倫茲的蝴蝶將有序與無序統一在一起，連接了科學界決定論與概率論兩大長期對立體系之間的鴻溝，站在科學帝國的金字塔尖，俯視著整個人類。

結語

神獸都會成為寵物。

除了這赫赫有名的七大神獸，物理學上還有很多魑魅魍魎，但無論什么樣的神獸，最終都會被大神“賽先生”收服。

芝諾的烏龜回歸希臘神話，微積分讓它的“魔法”徹底失效后，它與英雄阿喀琉斯握手言和。

拉普拉斯獸被混沌理論給推翻，再加上調皮的海森堡臨門一腳，拉普拉斯獸逃回威斯敏斯特教堂為牛爵爺守靈了。

巴普洛夫的狗仍然活躍于朋友圈，它以分身的姿態隱遁在每個人的身上，站在生物學的角度看，我們已經分不清自己是人是狗了。

麥克斯韋妖機智地將信息論中的信息定義與熱力學中的熵聯系了起來，在末日來臨時為自己找到了新的藏身地點。

莎士比亞的猴子攜AI之威強勢崛起，誓要與智慧人類一決高下，在概率論的指引下建立“猩球帝國”。

薛定諤的貓現在還是生死不明，躲在量子力學的黑盒內瑟瑟發抖。

洛倫茲的蝴蝶雖然任性神秘，但洞悉其蹤跡的科學家開始“操作”它，利用極少量肼實現了衛星與小行星的碰撞。

在科學這座神圣的殿堂里，只要人類的心智與“賽先生”同在，就沒有蠻橫的神獸，只有被馴服的寵物。

肼

jIng又稱聯氨，一種有機化合物，無色油狀液體。是一種良好的火箭燃料，與適當的氧化劑配合，可組成比沖最高的可貯存液體推進劑。還可做單元推進劑，普遍用于衛星和導彈的姿態控制