那些與科學(xué)家“聯(lián)名”的動物們

深海水草／文

在人類漫長的科學(xué)發(fā)展史上，曾經(jīng)有一些小動物伴隨著科學(xué)家的奇思妙想，在浩瀚的科學(xué)海洋里留下了一些有趣的印記。小動物們和科學(xué)家的“夢幻聯(lián)名”，讓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑怼⒍缮倭藥追挚菰铮嗔艘唤z萌感，你知道下面這些和動物有關(guān)的術(shù)語都包含著哪些科學(xué)道理嗎？

●薛定諤的貓

當(dāng)今時代，“薛定諤”這三個字已經(jīng)從一位科學(xué)家的名字轉(zhuǎn)變成了一個流行語，用來泛指一種不確定性。

比如同一個人做了某一個造型很帥，但做另一個造型很丑，就可以形容為“薛定諤的顏值”。再比如一個人把好事全都記得清清楚楚，壞事統(tǒng)統(tǒng)想不起來，可以稱之為“薛定諤的記憶力”……

追根究底，所有這些有趣的衍變，都起源于奧地利物理學(xué)家薛定諤和一只貓。

薛定諤曾經(jīng)提出過這樣一個實驗設(shè)想：把一只貓、一個裝有鐳的容器和一個裝有氰化物的小瓶都關(guān)在一個封閉的箱子里。鐳的衰變存在概率，如果發(fā)生衰變，就會觸發(fā)機(jī)關(guān)，打碎裝有氰化物的小瓶，那么貓會中毒而死。如果鐳不發(fā)生衰變，貓就會存活。

由于貓咪在封閉的箱子里，在打開箱子前，人們無法知道鐳有沒有衰變，如果用量子力學(xué)的理論來說，鐳處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加狀態(tài)中，所以貓咪的狀態(tài)也處于生和死的疊加狀態(tài)中。

但是在正常人的邏輯里，一只貓要么活，要么死，不存在既活著又死去的狀態(tài)，薛定諤也正是用這個假設(shè)來說明量子力學(xué)的不完善。科學(xué)家們圍繞這個有趣的議題延伸出了很多思考和爭議，廣受關(guān)注的“平行宇宙”問題就是由此衍生出來的。

沒想到這只活在思想實驗里的貓，背后竟然藏著宇宙的奧秘，不愧是物理學(xué)上最著名的“神獸”之一！

●巴甫洛夫的狗

把一盤食物放在一只饑餓的狗面前，狗會分泌唾液。

如果每次給狗送食物之前設(shè)置一些固定動作，比如響鈴和亮燈，經(jīng)過一段時間以后，一旦鈴聲響起或者燈亮的時候，即使沒有食物可以吃，狗一樣會開始分泌唾液。

這是著名生理學(xué)家巴甫洛夫的一個實驗，他把這種現(xiàn)象稱為“條件反射”，也就是通過后天的學(xué)習(xí)和鍛煉而獲得特定行為模式的現(xiàn)象。這個概念在現(xiàn)代人看來可能很平常，但它最早誕生的時候，在社會上引起了轟動效應(yīng)，對心理學(xué)產(chǎn)生了非常重要的影響。

在我們的日常生活中，有很多條件反射的例子，例如看到梅子會不由自主地流口水，走近考場會情不自禁地感覺緊張，等等。曾經(jīng)有人開玩笑地發(fā)明了一個名詞：“巴甫洛夫青年”，簡稱“巴氏青年”，指那些經(jīng)過長期的工作在潛意識里形成了職場條件反射的“天選打工人”，他們聽到手機(jī)鈴聲響起會自動進(jìn)入焦慮狀態(tài)，看到微信群消息會習(xí)慣性地回復(fù)“收到”。

作為和“薛定諤的貓”齊名的科學(xué)界神獸，“巴甫洛夫的狗”除了為生理學(xué)的理論做出了貢獻(xiàn)，也給予了人們心理學(xué)和認(rèn)知學(xué)上的啟發(fā)：意識有時會欺騙大腦，本能的反應(yīng)經(jīng)常和理性與邏輯對抗。感謝狗狗的付出，讓我們?nèi)祟悓ψ陨淼牧私庥侄嗔艘恍?/p>

●洛倫茲的蝴蝶

“一只巴西叢林的蝴蝶扇動一下翅膀，就可以引起美國得克薩斯州的一場颶風(fēng)。”

這是美國懸疑電影《蝴蝶效應(yīng)》中的經(jīng)典臺詞，后來被廣泛地用來形容一件表面上微不足道的事情可能帶來的巨大影響，這個典故出自美國的一位氣象學(xué)家洛倫茲。

在一次模擬地球大氣中空氣流動的科學(xué)計算里，洛倫茲為了更加便捷，沒有讓計算機(jī)從頭開始計算，而是從上一次中斷的地方繼續(xù)計算。其中有一個參數(shù)的輸入值原本是0.506127，經(jīng)過四舍五入，這個數(shù)據(jù)只顯示到小數(shù)點后三位，成了0.506。沒想到，就是這樣一個極小的差異，造成運算的結(jié)果和第一次完全不同，得到了完全不一樣的天氣結(jié)論。

洛倫茲大為震驚：我就是四舍五入了一下，天氣預(yù)報就變成“天氣胡報”了？

后來，他把這一發(fā)現(xiàn)寫成了論文，在當(dāng)時引起了激烈的學(xué)術(shù)討論。據(jù)說洛倫茲模擬氣候的電腦程序當(dāng)時呈現(xiàn)出了一個混沌的圖像，很像一只張開翅膀的蝴蝶，于是他將自己提出的理論命名為“混沌理論”，并且用蝴蝶扇動翅膀?qū)е碌每怂_斯颶風(fēng)的比喻來闡述自己的觀點，“蝴蝶效應(yīng)”也就此廣為人知。

●芝諾的烏龜

烏龜總是在各種故事中充當(dāng)慢速的代表，但在科學(xué)界，卻存在著一只誰也追不上的烏龜，它就是“芝諾悖論”里的主人公。

芝諾是古希臘的一位數(shù)學(xué)家，他設(shè)想了一個賽跑的情景：希臘神話中的“飛毛腿”阿喀琉斯以跑得快聞名，有一天他遇到了一只烏龜，烏龜大言不慚地說：“你永遠(yuǎn)都無法追上我。”阿喀琉斯覺得很好笑，問它為什么。烏龜說：“你的速度是我的10倍，如果你讓我先跑100米再出發(fā)，當(dāng)你跑到100米的時候，我已經(jīng)多跑了10米。當(dāng)你跑到110米的時候，我已經(jīng)多跑了1米。當(dāng)你跑到111米的時候，我又多跑了0.1米……”

結(jié)論：阿喀琉斯和烏龜?shù)牟罹嘤肋h(yuǎn)只差那么一點點，他永遠(yuǎn)也追不上芝諾的烏龜。

阿喀琉斯被這個看似很荒誕偏偏又無法反駁的說辭給震驚了：還能這么玩兒？我明明是神仙跑步，就這樣輸給一只烏龜了？

數(shù)學(xué)家們表示：就算是神仙也沒用，因為烏龜?shù)臋C(jī)智之處就在于引進(jìn)了“無窮小”這個概念，它和阿喀琉斯的距離只會不停變小，但永遠(yuǎn)不會變成零。這個問題為后來微積分的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，使人類數(shù)學(xué)發(fā)展邁進(jìn)了一大步。

這些科學(xué)史上的神奇動物，給復(fù)雜、難懂的實驗研究過程帶來了幾分輕松和趣味，也為人類探索生命和世界的奧秘做出了很大的貢獻(xiàn)。給“科學(xué)神獸”們點贊！