人類在科學(xué)發(fā)展史中，有過很多的思維實驗。這些思維實驗都是在現(xiàn)實中無法做到的。例如愛因斯坦有關(guān)相對運動的思想實驗，思想實驗需求的是想象力，而不是感官。此外，的思維實驗還有傳說中的物理學(xué)四大神獸。

【試題練習(xí)】(單選)1.為了批駁熱力學(xué)第二定律。有科學(xué)家構(gòu)思了一個可以自動形成溫差，從而制作第二類永動機的思維實驗，這個思維實驗是：

(相關(guān)資料圖)

A. 拉普拉斯妖 B.薛定諤的貓 C.麥克斯韋妖 D.芝諾烏龜

【中公答案】C。

【解析】1871年由19世紀英國物理學(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)想的一個思維實驗，他設(shè)想了一個無影無形的小妖精，它處在一個盒子中的一道閘門邊，它允許速度快的微粒通過閘門到達盒子的一邊，而不允許速度慢的微粒通過閘門到達盒子的另一邊。這樣，一段時間后，盒子兩邊產(chǎn)生溫差。故本題答案選C。

【知識拓展】：

一、薛定諤的貓

根據(jù)量子力學(xué)理論，物質(zhì)在微觀尺度上存在兩種完全相反狀態(tài)并存的奇特狀況，這被稱為有效的相干疊加態(tài)。為了描述量子的相干性，薛定諤提出了一個思維實驗。

在一個盒子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。之后，有50%的概率放射性物質(zhì)將會衰變并釋放出毒氣殺死這只貓，同時有50%的概率放射性物質(zhì)不會衰變而貓將活下來。

這個時候，觀測還未發(fā)生，盒子里的物質(zhì)是，既衰變又沒有衰變的。那么這個盒子就是一個既有毒又沒毒的狀態(tài)。所以貓也是既生又死，不生不死的狀態(tài)。

聽起來很奇怪對吧?這項實驗就是在說明量子力學(xué)對微觀粒子世界超乎常理的認識和理解，用貓這一宏觀的事物作為比喻來描述微觀，貓既活又死違背了邏輯思維。所以也被稱為物理學(xué)四大神獸之一。

二、拉普拉斯妖

1814年法國數(shù)學(xué)家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯提出一個假設(shè)，假設(shè)有一個妖魔，知道宇宙中每個原子確切的位置和動量，那么它就能夠使用牛頓定律來展現(xiàn)宇宙事件的整個過程，不論是過去還是未來。

拉普拉斯認為，可以把宇宙現(xiàn)在的狀態(tài)視為其過去的果以及未來的因。如果一個超然的人，能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構(gòu)成的物件的位置，假如他也能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行分析，那宇宙里的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。那么對于這個人來說，任何東西會如何發(fā)展，都會清清楚楚，而未來只會像過去般出現(xiàn)在他面前。

三、麥克斯韋妖

人類一直都有制作永動機的夢想。其中不需要消耗任何能量的稱為第一類永動機，已被證實為不可能實現(xiàn)。此外還有一種第二類永動機。第二類永動機的原理是吸收消耗的熱量作為能源，不停的做功就會不停的釋放熱量，釋放的熱量如果被回收就可以不停的提供能量。

第二類永動機的構(gòu)想，就需要有溫度差的熱源。一旦有溫度差，按照熱力學(xué)第二定律，就可以產(chǎn)生能量。但是隨著第二定律發(fā)揮作用，溫度差會逐漸減小，當溫度差消失，就無法再做功。

所以如何保持溫度差就很重要。1871年，麥克斯韋提出了“麥克斯韋妖”。

一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由一種機制控制的一扇活板門，容器中的空氣分子做無規(guī)則熱運動時會撞擊門，麥克斯韋妖控制著門，將速度較快的分子(溫度較高)放入其中一格，將速度較慢的分子(溫度較低)放入另一格，這樣，兩格的溫度就會一高一低。

四、芝諾的烏龜

芝諾的烏龜也叫芝諾悖論，是古希臘數(shù)學(xué)家芝諾提出的一系列關(guān)于運動的不可分性的哲學(xué)悖論。

假設(shè)一個人從A點走到B點，要先走完路程的1/2，再走完剩下總路程的1/2，再走完剩下的1/2……如此循環(huán)下去，永遠不能到終點。因為永遠有走不完的1/2的路程。