薛定諤貓是薛定諤在1935年提出的關(guān)于量子力學(xué)解釋的一個(gè)佯謬（也譯為悖論）.貓被封在一個(gè)密室里,密室里有食物有毒藥.毒藥瓶上有一個(gè)錘子,錘子由一個(gè)電子開關(guān)控制,電子開關(guān)由放射性原子控制.如果原子核衰變,則放出阿爾法粒子,觸動(dòng)電子開關(guān),錘子落下,砸碎毒藥瓶,釋放出里面的氰化物氣體,貓必死無疑.這個(gè)裝置由薛定諤所設(shè)計(jì),所以貓便叫做薛定諤貓.原子核的衰變是隨機(jī)事件,物理學(xué)家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時(shí)間.如果一種放射性元素的半衰期是一天,則過一天,該元素就少了一半,再過一天,就少了剩下的一半.但是,物理學(xué)家卻無法知道,它在什么時(shí)候衰變,上午,還是下午.當(dāng)然,物理學(xué)家知道它在上午或下午衰變的幾率——也就是貓?jiān)谏衔缁蛘呦挛缢劳龅膸茁?如果我們不揭開密室的蓋子,根據(jù)我們?cè)谌粘Ｉ钪械慕?jīng)驗(yàn),可以認(rèn)定,貓或者死,或者活,這是它的兩種本征態(tài).但是,如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓,則只能說,她處于一種活與死的疊加態(tài).我們只有在揭開蓋子的一瞬間,才能確切地知道此貓是死是活.但是,也就是在揭開蓋子的一瞬間,描述貓的狀態(tài)的波函數(shù)由疊加態(tài)立即坍塌到某一個(gè)本征態(tài),即死態(tài)或者活態(tài).量子理論認(rèn)為：如果沒有揭開蓋子,進(jìn)行觀察,我們永遠(yuǎn)也不知道此貓是死是活,她將永遠(yuǎn)到處于死與活的疊加態(tài),即通常所說的半死不活.這與我們的日常經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重相違,要么死,要么活,怎么可能不死不活,半死半活?
測(cè)不準(zhǔn)原理:
測(cè)不準(zhǔn)原理也叫不確定原理,是海森伯在1927年首先提出的,它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,是物理學(xué)中又一條重要原理.

海森伯在創(chuàng)立矩陣力學(xué)時(shí),對(duì)形象化的圖象采取否定態(tài)度.但他在表述中仍然需要“坐標(biāo)”、“速度”之類的詞匯,當(dāng)然這些詞匯已經(jīng)不再等同于經(jīng)典理論中的那些詞匯.可是,究竟應(yīng)該怎樣理解這些詞匯新的物理意義呢?海森伯抓住云室實(shí)驗(yàn)中觀察電子徑跡的問題進(jìn)行思考.他試圖用矩陣力學(xué)為電子徑跡作出數(shù)學(xué)表述,可是沒有成功.這使海森伯陷入困境.他反復(fù)考慮,意識(shí)到關(guān)鍵在于電子軌道的提法本身有問題.人們看到的徑跡并不是電子的真正軌道,而是水滴串形成的霧跡,水滴遠(yuǎn)比電子大,所以人們也許只能觀察到一系列電子的不確定的位置,而不是電子的準(zhǔn)確軌道.因此,在量子力學(xué)中,一個(gè)電子只能以一定的不確定性處于某一位置,同時(shí)也只能以一定的不確定性具有某一速度.可以把這些不確定性限制在最小的范圍內(nèi),但不能等于零.這就是海森伯對(duì)不確定性最初的思考.據(jù)海森伯晚年回憶,愛因斯坦1926年的一次談話啟發(fā)了他.愛因斯坦和海森伯討論可不可以考慮電子軌道時(shí),曾質(zhì)問過海森伯：“難道說你是認(rèn)真相信只有可觀察量才應(yīng)當(dāng)進(jìn)入物理理論嗎?”對(duì)此海森伯答復(fù)說：“你處理相對(duì)論不正是這樣的嗎?你曾強(qiáng)調(diào)過絕對(duì)時(shí)間是不許可的,僅僅是因?yàn)榻^對(duì)時(shí)間是不能被觀察的.”愛因斯坦承認(rèn)這一點(diǎn),但是又說：“一個(gè)人把實(shí)際觀察到的東西記在心里,會(huì)有啟發(fā)性幫助的……在原則上試圖單靠可觀察量來建立理論,那是完全錯(cuò)誤的.實(shí)際上恰恰相反,是理論決定我們能夠觀察到的東西……只有理論,即只有關(guān)于自然規(guī)律的知識(shí),才能使我們從感覺印象推論出基本現(xiàn)象.”

海森伯在1927年的論文一開頭就說：“如果誰想要闡明‘一個(gè)物體的位置’（例如一個(gè)電子的位置）這個(gè)短語(yǔ)的意義,那么他就要描述一個(gè)能夠測(cè)量‘電子位置’的實(shí)驗(yàn),否則這個(gè)短語(yǔ)就根本沒有意義.”海森伯在談到諸如位置與動(dòng)量,或能量與時(shí)間這樣一些正則共軛量的不確定關(guān)系時(shí),說：“這種不確定性正是量子力學(xué)中出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系的根本原因.”

海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理是通過一些實(shí)驗(yàn)來論證的.設(shè)想用一個(gè)γ射線顯微鏡來觀察一個(gè)電子的坐標(biāo),因?yàn)棣蒙渚€顯微鏡的分辨本領(lǐng)受到波長(zhǎng)λ的限制,所用光的波長(zhǎng)λ越短,顯微鏡的分辨率越高,從而測(cè)定電子坐標(biāo)不確定的程度△q就越小,所以△q∝λ.但另一方面,光照射到電子,可以看成是光量子和電子的碰撞,波長(zhǎng)λ越短,光量子的動(dòng)量就越大,所以有△p∝1/λ.經(jīng)過一番推理計(jì)算,海森伯得出：△q△p＝h/4π.海森伯寫道：“在位置被測(cè)定的一瞬,即當(dāng)光子正被電子偏轉(zhuǎn)時(shí),電子的動(dòng)量發(fā)生一個(gè)不連續(xù)的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關(guān)于它的動(dòng)量我們就只能知道相應(yīng)于其不連續(xù)變化的大小的程度.于是,位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確,反之亦然.”

海森伯還通過對(duì)確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的分析證明,原子穿過偏轉(zhuǎn)所費(fèi)的時(shí)間△T越長(zhǎng),能量測(cè)量中的不確定性△E就越小.再加上德布羅意關(guān)系λ＝h/p,海森伯得到△E△T＜h,并且作出結(jié)論：“能量的準(zhǔn)確測(cè)定如何,只有靠相應(yīng)的對(duì)時(shí)間的測(cè)不準(zhǔn)量才能得到.”

海森伯的測(cè)不準(zhǔn)原理得到了玻爾的支持,但玻爾不同意他的推理方式,認(rèn)為他建立測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系所用的基本概念有問題.雙方發(fā)生過激烈的爭(zhēng)論.玻爾的觀點(diǎn)是測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的基礎(chǔ)在于波粒二象性,他說：“這才是問題的核心.”而海森伯說：“我們已經(jīng)有了一個(gè)貫徹一致的數(shù)學(xué)推理方式,它把觀察到的一切告訴了人們.在自然界中沒有什么東西是這個(gè)數(shù)學(xué)推理方式不能描述的.”玻爾則說：“完備的物理解釋應(yīng)當(dāng)絕對(duì)地高于數(shù)學(xué)形式體系.”

玻爾更著重于從哲學(xué)上考慮問題.1927年玻爾作了《量子公設(shè)和原子理論的新進(jìn)展》的演講,提出著名的互補(bǔ)原理.他指出,在物理理論中,平常大家總是認(rèn)為可以不必干涉所研究的對(duì)象,就可以觀測(cè)該對(duì)象,但從量子理論看來卻不可能,因?yàn)閷?duì)原子體系的任何觀測(cè),都將涉及所觀測(cè)的對(duì)象在觀測(cè)過程中已經(jīng)有所改變,因此不可能有單一的定義,平常所謂的因果性不復(fù)存在.對(duì)經(jīng)典理論來說是互相排斥的不同性質(zhì),在量子理論中卻成了互相補(bǔ)充的一些側(cè)面.波粒二象性正是互補(bǔ)性的一個(gè)重要表現(xiàn).測(cè)不準(zhǔn)原理和其它量子力學(xué)結(jié)論也可從這里得到解釋.

雙生子悖論:
愛因斯坦提出著名的相對(duì)論即時(shí)間可以改變的理論不久以后,就有天才用雙生子悖論進(jìn)行責(zé)難.雖然這個(gè)悖論早已被證偽,但我們卻可以一窺天才有悖于常理的思路.:說假設(shè)地球上出生了一對(duì)雙胞胎,一個(gè)孩子留在地球上,同時(shí)另一個(gè)孩子乘坐飛船以接近光速離開地球,當(dāng)?shù)厍蛏系暮⒆娱L(zhǎng)大到二十歲后飛船以相同的速度返航,當(dāng)?shù)厍蛏系暮⒆铀氖畾q的時(shí)候飛船安全的抵達(dá)到了地球.現(xiàn)在請(qǐng)問:他們雙生子中誰更加年輕?假如認(rèn)為接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)間會(huì)變得更慢,那么大部分人一定會(huì)認(rèn)為乘坐光速離開地球的孩子更加年輕,但是,當(dāng)飛船以接近光速離開地球的時(shí)候,同時(shí)我們也可以認(rèn)為飛船是靜止不動(dòng)的而地球以接近光速離開飛船.那么現(xiàn)在大部分人一定認(rèn)為是地球上的孩子更加年輕!到底誰更加年輕,當(dāng)然答案很容易只要把兩個(gè)孩子放在一起比較一把就可以了,千萬不要告訴大家這兩個(gè)孩子一樣年輕!那樣愛因斯坦的靈魂會(huì)不安的...
麥克斯韋妖:
麥克斯韋妖是在物理學(xué)中,假象的能探測(cè)并控制單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)的“類人妖”或功能相同的機(jī)制,是1871年由19世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋為了說明違反熱力學(xué)第二定律的可能性而設(shè)想的.

當(dāng)時(shí)麥克斯韋意識(shí)到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機(jī)制.但他無法清晰地說明這種機(jī)制.他只能詼諧的假定一種“妖”,能夠按照某種秩序和規(guī)則把作隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)的微粒分配到一定的相格里.麥克斯韋妖是耗散結(jié)構(gòu)的一個(gè)雛形

在19世紀(jì)早期,不少人沉迷于一種神秘機(jī)械——第一類永動(dòng)機(jī)的制造,因?yàn)檫@種設(shè)想中的機(jī)械只需要一個(gè)初始的力量就可使其運(yùn)轉(zhuǎn)起來,之后不再需要任何動(dòng)力和燃料,卻能自動(dòng)不斷地做功.在熱力學(xué)第一定律提出之前,人們一直圍繞著制造永動(dòng)機(jī)的可能性問題展開激烈的討論.

直至熱力學(xué)第一定律發(fā)現(xiàn)后,第一類永動(dòng)機(jī)的神話才不攻自破.

熱力學(xué)第一定律是能量守恒和轉(zhuǎn)化定律在熱力學(xué)上的具體表現(xiàn),它指明：熱是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式.這說明外界傳給物質(zhì)系統(tǒng)的能量（熱量）,等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加和系統(tǒng)對(duì)外所作功的總和.它否認(rèn)了能量的無中生有,所以不需要?jiǎng)恿腿剂暇湍茏龉Φ牡谝活愑绖?dòng)機(jī)就成了天方夜譚式的設(shè)想.

熱力學(xué)第一定律的產(chǎn)生是這樣的：在18世紀(jì)末19世紀(jì)初,隨著蒸汽機(jī)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用,人們?cè)絹碓疥P(guān)注熱和功的轉(zhuǎn)化問題.于是,熱力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生.1798年,湯普生通過實(shí)驗(yàn)否定了熱質(zhì)的存在.德國(guó)醫(yī)生、物理學(xué)家邁爾在1841?843年間提出了熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間相互轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn),這是熱力學(xué)第一定律的第一次提出.焦耳設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)測(cè)定了電熱當(dāng)量和熱功當(dāng)量,用實(shí)驗(yàn)確定了熱力學(xué)第一定律,補(bǔ)充了邁爾的論證.

在熱力學(xué)第一定律之后,人們開始考慮熱能轉(zhuǎn)化為功的效率問題.這時(shí),又有人設(shè)計(jì)這樣一種機(jī)械——它可以從一個(gè)熱源無限地取熱從而做功.這被稱為第二類永動(dòng)機(jī).

1824年,法國(guó)陸軍工程師卡諾設(shè)想了一個(gè)既不向外做工又沒有摩擦的理想熱機(jī).通過對(duì)熱和功在這個(gè)熱機(jī)內(nèi)兩個(gè)溫度不同的熱源之間的簡(jiǎn)單循環(huán)（即卡諾循環(huán)）的研究,得出結(jié)論：熱機(jī)必須在兩個(gè)熱源之間工作,熱機(jī)的效率只取決與熱源的溫差,熱機(jī)效率即使在理想狀態(tài)下也不可能的達(dá)到100%.即熱量不能完全轉(zhuǎn)化為功.

1850年,克勞修斯在卡諾的基礎(chǔ)上統(tǒng)一了能量守恒和轉(zhuǎn)化定律與卡諾原理,指出：一個(gè)自動(dòng)運(yùn)作的機(jī)器,不可能把熱從低溫物體移到高溫物體而不發(fā)生任何變化,這就是熱力學(xué)第二定律.不久,開爾文又提出：不可能從單一熱源取熱,使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響；或不可能用無生命的機(jī)器把物質(zhì)的任何部分冷至比周圍最低溫度還低,從而獲得機(jī)械功.這就是熱力學(xué)第二定律的“開爾文表述”.奧斯特瓦爾德則表述為：第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功.

在提出第二定律的同時(shí),克勞修斯還提出了熵的概念S=Q/T,并將熱力學(xué)第二定律表述為：在孤立系統(tǒng)中,實(shí)際發(fā)生的過程總是使整個(gè)系統(tǒng)的熵增加.但在這之后,克勞修斯錯(cuò)誤地把孤立體系中的熵增定律擴(kuò)展到了整個(gè)宇宙中,認(rèn)為在整個(gè)宇宙中熱量不斷地從高溫轉(zhuǎn)向低溫,直至一個(gè)時(shí)刻不再有溫差,宇宙總熵值達(dá)到極大.這時(shí)將不再會(huì)有任何力量能夠使熱量發(fā)生轉(zhuǎn)移,此即“熱寂論”.

為了批駁“熱寂論”,麥克斯韋設(shè)想了一個(gè)無影無形的精靈（麥克斯韋妖）,它處在一個(gè)盒子中的一道閘門邊,它允許速度快的微粒通過閘門到達(dá)盒子的一邊,而允許速度慢的微粒通過閘門到達(dá)盒子的另一邊.這樣,一段時(shí)間后,盒子兩邊產(chǎn)生溫差.麥克斯韋妖其實(shí)就是耗散結(jié)構(gòu)的一個(gè)雛形.

1877年,玻爾茲曼發(fā)現(xiàn)了宏觀的熵與體系的熱力學(xué)幾率的關(guān)系S=KlnQ,其中 K為玻爾茲曼常數(shù).1906年,能斯特提出當(dāng)溫度趨近于絕對(duì)零度 T→0 時(shí),△S / O = 0 ,即“能斯特?zé)嵩怼?普朗克在能斯特研究的基礎(chǔ)上,利用統(tǒng)計(jì)理論指出,各種物質(zhì)的完美晶體,在絕對(duì)零度時(shí),熵為零（S 0 = 0 ）,這就是熱力學(xué)第三定律.

熱力學(xué)三定律統(tǒng)稱為熱力學(xué)基本定律,從此,熱力學(xué)的基礎(chǔ)基本得以完備有簡(jiǎn)短點(diǎn)的嗎？我是按資料套的http://blog.sina.com.cn/s/blog_4c447b71010008io.html 你看看吧~呵呵很有意思的~~