薛定谔的猫 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 2 话说1900年12月快过半的时候，“量子”才刚刚出世。 薛定谔的猫 3 有人问，量子是啥嘞？ 简单来说，量子就是用来衡量一个物理量的最小单位。 但是那会儿一般人都没见过这俩字，也就没人放在心上。 后来科学大咖爱因斯坦发现，“量子”原来很有用！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 做研究的时候，很多小到分子、原子等级别的微观现象都可以 用它来解释。 既然是好东西，就应该拿出来给大伙儿开开眼。 于是，爱因斯坦就带着一群小伙伴儿写文章，给父老乡亲们介 绍量子。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 人们慢慢认识了“量子”，还给它开了一门学问，叫“量子力学”， 专门研究微观物理世界。 当时有一群量子力学的拥趸开了个俱乐部，叫哥本哈根学派。 俱乐部里面个个都是人才，玻尔、海森伯、泡利、狄拉克等， 好多当红科学家也都是俱乐部的老牌会员。玻尔是俱乐部的头儿。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 哥本哈根学派豪华的阵容很快就吸引了一堆粉丝，大伙儿每天 干劲满满，努力研究量子力学。 时间一久，就把量子力学捧火了。 这时候，有位不服气的“黑粉”站了出来，直接打了哥本哈根 学派一拳。 这位“黑粉”，就是风流才子薛定谔。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 薛定谔觉得，量子力学就是一笔智商税，哥本哈根学派不过是 一伙儿故弄玄虚的“江湖骗子”。 为了揭穿这个“骗局”，薛定谔决定自己动手写一篇复杂到离谱 的量子论文，让大家知道量子力学只是看起来很深奥，实际上就是 在绕圈子、忽悠人。 1935年，薛定谔在论文《量子力学的现状》里提出了一个实验： 他想象着，把一瓶毒药、一把锤子和一只猫，一起关进一个密 封的快递箱里。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 在这个快递箱里，还有一个叫“原子核”的玩意儿，如果它衰 变了，就会启动箱子里的电子开关。开关一开，锤子就会打破瓶子， 瓶子里的毒药一出来，猫就一命呜呼了！ 在这个实验里，原子核衰变的概率是50%，不衰变的概率也是 50%。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 只有打开箱子，我们才能看到原子核到底衰变了没有。 所以在打开箱子之前，箱子里的整个系统都维持着不确定的状 态：这个原子核，既有可能已经衰变，也有可能还没衰变。 也就是说，箱子里的猫既是“活”的，也是“死”的！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 明眼人都能看出来，在现实生活中根本就不可能存在这样“既 死又活”的猫。 但是按照哥本哈根学派的观点，这种“既死又活”的叠加状态 是可以存在的！ 很快，薛定谔写的这篇论文就被传到了玻尔手里，玻尔一看， 哭笑不得。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 玻尔心里想，这薛定谔有点意思哈，你要说他不对，那就是打 自己的脸；可要说他对吧，好像又不对。 最后，玻尔熬了好几个夜，才憋出来一句话。 他说：“在宏观世界里谈论微观世界中的量子效应是没有意义的。” 意思就是，量子力学只适用于原子和分子尺度，不能用来描述 更大的物体。 所以，薛定谔上来就是一只四五千克的小猫咪，那肯定行不通。 所以，薛定谔上来就是一只四五千克的小猫咪，那肯定行不通。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 薛定谔看到这个解释，仰天大笑：“玻尔，没想到你也有今天！” 这一局，看来是薛定谔赢了。 不过，薛定谔一开始捣鼓这个实验也就是图一乐，他寻思着讽 刺讽刺哥本哈根学派就得了。 但他没有料到，多年以后，这只猫竟然成了量子力学最受欢迎 的梗，甚至变成了量子力学的推广大使。 现在大伙儿只要一提到量子力学，就会想起薛定谔那个大名鼎 鼎的思想实验，还有那只身不由己的小猫咪。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 这真是无心插柳柳成荫啊，喵呜—— 凯库勒的衔尾蛇 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 19世纪的英国很强大。权一大，钱一多，人就容易想法多。可 时代限制在那儿，很多东西即使想要，它也出现不了。 比如照明灯，这个时候最先进的照明灯是“煤气灯”。 当时，煤气不仅能用来点灯，还能用来开车、做饭、供暖，简 直是居家旅行必备。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 但是，煤气不是煤炭的独生子，它还有个孪生兄弟叫“煤焦油”， 一出生就被城里人骂“垃圾”。 英国大科学家法拉第看不过去，他想知道，煤焦油真是百无一 用的废物吗？ 想到就做，结果法拉第就成了世界上第一个从煤焦油中分离出 “苯”的人。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 不对，这个时候还不能叫“苯”，从“长相”来看，它叫“无色 液体物质”，法拉第还给它起了个大名叫“氢的重碳化合物”。 法拉第看着这个被自己发现的新物质，下意识地用鼻子闻了闻， 别说，它还真挺香。 到了1834年，德国化学家米希尔里希也提炼出了和法拉第发现 的物质一样的东西。他闻着很像“安息香”（benzoin）的气味，相似 就是缘，于是这个“氢的重碳化合物”就有了个学名叫“苯”（benzene）。 安息香是一种名贵香料，是安息香属植物的树脂。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 “苯”虽然有了学名，但它究竟是个什么结构式，没有化学家能 够说明白。 结构式是用元素符号和短线表示化合物或单质分子中原子的排 列和结合方式的化学式，是一种简单描述分子结构的方法。 当有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后，苯的 分子式才被确认为C6H6。 化学家们一看分子式，苯分子中碳的相对含量也太高了，分子 结构咋画都不对啊！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 苯的碳、氢比值如此之大，表明苯是高度不饱和的化合物，但 它又不具有典型的不饱和化合物应具有的易发生加成反应的性质。 这就好比我们知道了一种新生物，给它起了名字，知道它有血 有肉，却不知道它长得像驴还是像马…… 苯的分子结构问题让化学家们头秃了几十年，直到凯库勒做了 一个梦。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 说起凯库勒，他是德国人，从小就被人称为“天才”。 他本来立志要当个建筑师，结果因为走错了一间教室，听了“有 机化学之父”李比希的一堂课，竟然立马决定学化学了！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 凯库勒转行做化学后，天才的光芒完全藏不住了，他很快就成 了非常有名的化学家。 1862年，33岁的凯库勒与煤气厂厂长的女儿结婚，婚后不久， 妻子因难产去世。凯库勒非常难受，只有工作才能把他从这种折磨 中解脱出来，于是他把全部精力都投入“苯的结构”研究中。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 那时，他一边很想快点出结果，毕竟没有一个从事科研的人不 想做出成绩；另一边，他又想着也许花费几十年去研究“苯的结构”， 他就不会再陷入失去妻子的痛苦中。 凯库勒苦思冥想，几年过去，仍旧想象不出来“苯”的结构。 一天晚上，凯库勒累得睁不开眼，他在炉火边坐着，不知不觉 就睡着了。 睡梦中，凯库勒看到碳原子在他面前蹦跶，忽前忽后，像极了 跳大神。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 莫非是做了个自带驱邪功能的噩梦？ 不一会儿，这些碳原子竟然一个挨一个，手牵手变成了“长 链”…… 凯库勒看着这条“碳链”，越看越像条蛇。紧跟着，它竟然真的 变成了蛇，还冲他龇出毒牙。 “碳链蛇”绕着他来回飞，凶得很。 不过它的威风并没有持续多久，突然咬住了它自己的尾巴，一 边咬还一边转圈。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 凯库勒看着看着，猛然从梦中惊醒，就像被天神点化了一般， 他一下子想通了。 但是，他不能立马就说出来，万一错了可就闹了大笑话。 那晚他工作了一夜，按照他梦中的启示做了各种推理，又和之 前的数据、记录对应起来互相验证。 终于，他发现梦竟然是对的！1865年，当他提出苯的环形结构 后，全世界的化学家都惊呆了。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 人们之前从来没想到过有机物分子可以有环状的结构，这个设 想在有机化学界是第一次出现。 苯环结构的诞生，是有机化学发展史上的一块里程碑。不管是 对纯化学，还是对应用化学的发展来说，苯的结构式的发现都非常重要。 时至今日，科学获得快速发展，科学家已经能够借助强大的扫 描隧道显微技术直接观察苯分子的结构。 事实证明，苯分子就是平面六边形的结构。它真的就像一条嘴 咬着尾巴绕成一圈的蛇，只不过有棱有角罢了。 现在，每提一次苯环，就会有一条蛇在咬自己尾巴…… 巴甫洛夫的狗 19世纪时，人类的医学水平还很有限，现在的一些小毛病，在 当时的医生们看来都没有办法。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 为了让大伙儿少遭罪，科学家们打算花点心思研究研究器官的 奥秘。 正好，俄国有位叫巴甫洛夫的生理学家，他研究的就是人的消 化系统；他最关心的器官，就是胃。 巴甫洛夫知道，想做好实验，那实验对象就得符合两个要求： 一是数量要多，二是要跟他亲近。 这要求一提，不知道的人还以为他找玩伴儿呢！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 巴甫洛夫自己也纳闷儿：“上哪儿找一群会天天待在我身边、不 离不弃的实验对象呢？” 巴甫洛夫正寻思着，一扭头就瞧见了围在自家门口抢骨头的狗。 他灵机一动： 反正住实验室里也不差，不如把狗接进去，它们在里面日子过 得舒坦，我实验做得也顺心……中！ 巴甫洛夫的手脚那叫一个麻利，装修、开门、请进！不到两天 就把实验室包装成了高级狗窝。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 他的狗一看，还以为过年了，马上卷铺盖住了进去。 这下实验对象有了，实验就能开工了。 巴甫洛夫写了一叠小剧场剧本，每天都导演着狗的生活，吊它 们的胃口，观察它们流了多少口水，然后用小本子记下来。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 一开始，狗都是一副大爷模样。 巴甫洛夫把饭送到跟前它们才会张嘴。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 巴甫洛夫是既当爹又当妈，给它们做饭端饭，好声好气地供着。 但没过几天，巴甫洛夫就感觉有点不一样了。 他发现，这群狗表面上是在摆架子，但实际上却馋得很。 现在他只要把饭端出来，给狗瞧一眼，它们就会张开嘴巴，呼 哧呼哧地流口水。 巴甫洛夫偷偷地笑，还给这些猴急的口水取了个玄乎的名字， 叫“灵魂分泌液”。 有一天，巴甫洛夫盯着“灵魂分泌液”，突然也觉得馋了，不过， 他馋的是这里面的原理。 为什么这群“狗大爷”会变成这样——还没吃上饭，就开始流 口水呢？ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 为了弄明白这是咋回事，巴甫洛夫灵机一动，在之前的剧本里 补上了一点小套路。 这天，巴甫洛夫去送饭时，手里多揣了一个铃铛。 他先是摇了摇铃铛，狗板着脸，眼皮都不抬一下。 巴甫洛夫再把饭端出来，狗马上咧嘴笑了，呼哧呼哧地流出了 口水。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 接下来的每一餐，巴甫洛夫都会重复地摇铃铛、端饭，摇铃铛、 端饭，摇铃铛…… 都说拿人的手短，吃人的嘴软，这铃声虽然听着刺耳，但为了 混一口饭吃，狗就是有一百个不高兴，也不敢发一声牢骚。 它们每天都这样，听到铃声、然后吃饭；听到铃声、吃饭；听到 铃声、吃饭…… 就这么过了一段时间，有一天，巴甫洛夫还是跟之前一样，揣 着铃铛来送饭了。 他把饭藏在背后，拎出铃铛，习惯性地晃了晃。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 突然间，他发现，狗听到铃声后，居然也咧嘴笑了，口水止不 住地流了出来！ 巴甫洛夫也笑了，这也太神奇了！ 笑过之后，他又马上冷静下来，记下了这一系列实验现象。 巴甫洛夫发现，实验一开始时，狗只要吃上饭，就会流口水， 这种反射活动是狗和其他所有动物生来就有的，所以他把它叫作“非 条件反射”。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 后来，在他的重复训练下，狗听到铃声时也会流口水，他琢磨 着，狗应该是经过了连续几次的经验后，把“铃声响”当成了“吃饭” 的信号，因此才会在听到铃声时流口水，所以他把这种反射活动叫 作“条件反射”。 1904年，巴甫洛夫凭借这群“狗大爷”和一系列消化实验， 拿下了诺贝尔生理学或医学奖，成为俄国第一位拿诺贝尔奖的科 学家。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 在那之后，巴甫洛夫的狗在科学界引起了很大的反响，从生物 学到心理学，都有不少讨论它们的声音。 但其实，巴甫洛夫的狗离我们并不远，在现代社会里，我们甚 至可以说——每个人都是“巴甫洛夫的狗。” 要说起我们最常见的“巴甫洛夫”，那肯定是手机。 在地铁里，只要有一个人的手机发出一声熟悉的“叮咚”响， 周围的人都会下意识地摸口袋。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 对那些每天都是被手机闹钟叫醒的人来说，当他们在其他地方 听到类似的闹钟铃声时，也会突然感觉脑袋“嗡”的一下。 而且这个“巴甫洛夫”更内行，它“调戏”我们的时候，甚至 都不需要用到声音。 即使不看手机时，只要手机屏幕突然亮起来，我们就会忍不住 去捧起它，看看自己又收到了什么消息。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 这么一来，我们的所有反应，我们的一切活动，都被一部小小 的手机拿捏得死死的。 但是人在江湖，身不由己啊，现在无论我们走到哪里，都已经 逃不出巴甫洛夫的实验室了，就算知道了真相，我们也只能长叹一 声：汪…… 芝诺的乌龟 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 话说公元前400多年，那时候，社会还很落后，人们还天真得很。 无论发生什么事情，只要你能把里面的道理讲通了，大伙就会 屁颠屁颠地信。 当时有个特别有名的数学家和哲学家，叫芝诺。 芝诺平时吃饱没事儿干就喜欢找人耍嘴皮子。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 有一天，芝诺在跟希腊的老百姓唠嗑“运动是啥”时，突然说 了一句让人大跌眼镜的话。 他说：“阿基里斯跑不过乌龟！” 芝诺这话刚出口，现场就炸开了锅，因为他嘴里的阿基里斯可 不是一个普通小角色！ 他呀，那可是古希腊神话中的大英雄，被称为“特洛伊战争中 最强、最勇敢的战士”，传说他打仗的本领特别高强，跑起来就像脚 上长了翅膀一样快。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 那时候，阿基里斯可是全民运动偶像，但是你芝诺却说他跑不 过一只乌龟？ 在场的其他人一听，心里都不乐意了，马上要芝诺给大伙儿一 个说法。 芝诺说，咋滴，您不信呐？那就让阿基里斯和乌龟比一场呗！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 芝诺又说，这样吧，咱们先假设，阿基里斯跑起来速度是乌龟 的10倍，即阿基里斯的速度为10米每秒，乌龟的速度为1米每秒。 乌龟跑得比阿基里斯慢，所以阿基里斯放放水，先让它爬100米。 等这人和乌龟都准备好了，比赛就可以开始了。 现在，头号种子选手阿基里斯正优哉游哉地站在起跑线上。 前面100米处是不被看好的小乌龟，它摩拳擦掌、跃跃欲试。 “砰！”随着发令枪一响，乌龟飞快地大步向前跑了出去！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 阿基里斯轻蔑一笑，脚底一蹬，也跟着跑了上去，“嗖”的一下 子就跑完了前面100米。 但在这时候，阿基里斯发现，乌龟已经不在原地了！ 原来它又爬出去10米了！ 阿基里斯咬了咬牙，只能埋头继续向前冲刺！ 当阿基里斯冲完这10米，一抬头，发现自己还是没有追上乌龟， 因为它又抢先爬出了1米！ 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 当阿基里斯再追完这1米，发现乌龟又爬出了0.1米…… 0.1米、0.01米、0.001米…… 就这样，乌龟虽然速度很慢，但是它在向前爬的过程中，给阿 基里斯创造了无数个新的起点，而且它总是能在阿基里斯赶到起点 之前，抢先爬出一小段距离。 阿基里斯每次刚追完上一段距离，就要开始冲刺下一段距离。 而阿基里斯真正输就输在了：他和乌龟之间的距离虽然在不断 缩小，但是永远不会消失。 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 也就是说，阿基里斯与乌龟之间的距离虽然在无限趋近于0， 但是永远不会等于0。 只要乌龟四只脚丫划拉个不停，阿基里斯就永远只能看到它的 屁股。 在场的所有人一听芝诺这么说，顿时就像打开了新世界的大门， 都似懂非懂地挠了挠头，说：“嗯……好像是有那么一点点道理……” 薛定谔的猫 ：漫画大科学家的小萌宠 要是只从逻辑角度来看，相信你也会觉得，芝诺说得好像真没错。 因为我们每个人都习惯了把时间当成一个连续的整体。但是芝 诺不一样，他故意把时间分割成无数个片段，而且在每一个片段里 面，乌龟都赶在阿基里斯前头。