经典物理学中的几个思想实验

按：这是以前为准备一篇论文而作的物理学和物理学史笔记，有些内容已经被用在其他文章（不一定是论文）中了。现在看来，有些地方还很naive，贴出来，请大家批评指正——思想实验不就是一种“讲故事”的传统吗？

§1从经院哲学走向近代科学的形式逻辑

我们通常习惯把（西方）近代科学的萌兴看作是 “经院哲学”（scholasticism）与 “异端理论”殊死抗争的结果。当我们的情绪完全沉浸于某种意识形态的生死博弈，愤恨不平于罗马教廷宗教裁判所（inquisition in Vatican）以“仁慈上帝”的名义对伽利略等伟大先驱的残酷迫害，便自然忽略了一个事实：近代科学（至少是20世纪以前的物理学）与教会奉行的经院哲学存在着某种“亲缘关系”，二者均可视作古希腊自然哲学的历史产物。而维系这种微妙亲缘关系的纽带便是逻辑，更准确的说就是形式逻辑（formal logic）。

严格地论证上述观点，似乎应是科学史学家的工作。在此我们仅陈述相关事实，以便大家大致了解这种淹没在意识形态斗争中隐秘的“继承性”。

作为古希腊自然哲学的集大成者，亚里士多德对人类文明的良多贡献是很难一概而论的，单凭其“逻辑学之父”的雅号就足以彪炳青史了。在亚翁的《工具论》一书中，系统地提出了形式逻辑的三个基本规律并且建立了三段论（Traditional Logic）这一传统推理范式，逻辑学作为一门独立科学已经颇具雏形。古希腊文明覆灭后，以罗马教廷为中枢的天主教执掌了中世纪欧洲文明的话语权，古希腊自然哲学中没有与天主教信仰发生明显冲突的一部分作为天主教教义被吸纳进了天主教神学的内核——经院哲学，其中自然包括了非意识形态的逻辑学。形式逻辑在这一时期虽然总体上处于停滞状态，但却因其具有“以理性维护信仰”的特殊价值在教会与神学院之间受到了空前的重视，发源古希腊的理性烛火就在壁垒森严的宗教禁地悄无声息地传承了几个世纪。这一点在中世纪的神学巨人——托马斯·阿奎那(T. Aquinas)身上体现得尤为淋漓尽致。在其巨著《神学大全》（Summa Theologica）中，阿奎那创造性地运用形式逻辑提出了五种论证上帝存在的方法，构建了一个比较严密的神学体系，使信仰脱离了原始蒙昧的图腾崇拜与乩谶呓语，升华到了哲学理性的高度。有意思的是，直到今天，《神学大全》的逻辑严密性(更准确的说追求严密的意识)亦不逊于某些所谓的严肃科学作品。

不难想象，神职人员出身的伽利略必然受过良好的经院哲学教育，至少曾经保持着对信仰的敬畏。然而，自从阿奎那的后继者摒弃理性转而以某种源自私欲的病态方式折磨信仰的时候，理性这把双刃剑便开始驱使比萨大学这位年轻的数学教授走上了怀疑“信仰”的异端道路。固然我们不应以真理的表述形式来衡量真理的内容。但对于伽利略而言，选择何种手段来展开自己的体系却是一个不可规避的具体问题。我们应当注意到，伽利略所处的是一个虚无缥缈的玄学思辨盛行的时代，如今广泛使用的数学工具在那时尚停留在欧氏几何与数列幻方的初级阶段。工具的匮乏迫使他不得不扬起“事实胜于雄辩”的大旗，拿起经院哲学授予他的逻辑武器。前者拉开了自然科学脱离哲学母体以独立视角认识世界的序幕，而后者则奠定了自然科学的理性基础，即从规范层面解决我们为什么要以自然科学取代宗教神学的问题。伽利略也顺利成章的成为以形式逻辑推演理论体系的自然科学先驱。

§2形式逻辑分析中的思想实验法

思想实验法是形式逻辑分析中的一个经典方法，其历史可以上溯到古希腊以诡辩著称的芝诺学派（the school of Zenon）。所谓“思想实验”，顾名思义，就是在思辨层面上开展的实验。我们可以将其理解为一种定性地数学模型（mathematical model），通过对研究对象的合理抽象提取我们需要考察的主要属性，并在形式逻辑（一般是演绎逻辑）的框架下展开物理情境推演，最终得出结论。相较牛顿以后更为广泛运用的定性数学模型，思想实验具有无可比拟的直观性，故往往能反映出看似浅显却颇为深刻的基本规律，且更易被大家熟悉和掌握。通常物理学家习惯用思想实验方法来讨论物理学中揭示本质规律的基本原理，比如海森伯第一次阐述量子力学中的不确定原理时就用到了思想实验的办法。

我们把经典物理中形形色色的思想实验按构造目的大致分为两类：

（1） 阐释型：构造直观的物理情境，在已知现象基础上外推（extrapolate）获得结论，通常用于物理规律的立论阐释。

（2） 归谬型：在某一理论体系框架下，运用归谬法（reduction to absurdity），揭示原理论的形式谬误，通常用于驳论。

其中以归谬型思想实验最能体现形式逻辑分析的精髓，是思想实验中最为精彩的部分。

归谬型思想实验立足于逻辑证明中的归谬法，其推理结构如下：

三段论式:

   若p则q

       非q  

       非p

即对某一理论体系P中存在命题p，假设p为真，证明若p真则q真，又因为已知q为假，所以并非p为真，即p为假。

在推理过程中，需要重视的是我们判断“q为假命题”的逻辑依据 $\sim \left ( q\wedge r \right )$ （读作“并非q且r”，即q与r不能同时成立），如果：

（1） $\left ( r\in P \right )\wedge \left ( r\neq p \right )$ ，则q与理论体系P中的命题r矛盾，进而说明体系P因内部存在形式逻辑矛盾而不成立。

（2） $r\in R$ ，其中R为一定条件下实验事实的集合，则说明理论体系P与直观经验相违背。

（3） $p\Rightarrow r$ ，则有 $p\Rightarrow \sim p$ ，即从p为真推出了p为假（等价于从p为假推出了p为真， $\sim p\Rightarrow p$ ），产生了自相矛盾的逻辑悖论（logical paradox），仍然说明体系P不成立。从构造悖论出发，我们可以将归谬法的推理结构改造为新的形式：

三段论式:

   若p则q，且若p则r

           非q且r

       非p

其中对原理论体系最致命威胁来自产生的悖论，历史上的三次数学危机，有两次（贝克莱的“无穷小悖论”与罗素的“集合悖论”）是由悖论引发的。20世纪初的物理学轰轰烈烈的革新进程中也不乏精彩悖论的身影，比如第一章曾提到的“爱因斯坦追光实验”。晚年的爱因斯坦曾这样描述自己在16岁时的“灵光闪现”：

如果我以光速追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好像一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情，从一开始我直觉地看就很清楚，从这样一个观察者来判断，一切都应当像一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样一些定律进行。因为，第一个观察者怎么会知道或者能够判断他是处在均匀的快速运动状态中的呢？（摘自《自述》，1946年）

倘使一个人以光速跟着光波跑，那么他就处在一个不随时间而改变的波场中。但看来不会有这种事情。这是同狭义相对论有关的第一个朴素的思想实验。（摘自《自述片段》，1955年）

所谓不破不立，我们解决悖论的过程实质上就是在批判旧体系基础上建立新理论。对一个纯粹的理论物理学家而言，通过思想实验或数学演算（目前更多人采用的办法）发现固有理论存在着悖论将是再美妙不过的事情了。

另外，归谬型思想实验有可能产生另一种结果，即在构造的物理情景中运用了似是而非的分析产生了彼此矛盾结论，形成了所谓的“佯谬”(paradox)。“佯谬”的产生一部分源自推理出现错误或者疏忽，另一部分可能来自思想实验中隐含的未知信息，在某种意义上是并不成功的驳论，但其本身却包含着丰富的物理信息（特别是隐含的未知信息）。因而“佯谬”往往有着重大的物理意义，比如现代物理中著名的“孪生子星际旅行实验”、“薛定谔猫实验”、“爱因斯坦光子箱实验”、“EPR实验”等。

§3经典物理重要思想实验浅析

3.1伽利略自由落体思想实验

亚里士多德在探讨物体运动及其原因过程中，假设：宇宙中四大元素（依次为土、水、气和火）存在各自静止的“自然位置”。则任何物体存在着向其组成元素比例决定的“自然位置”运动的趋势，这种运动称为“自然运动”。所以，所有物体在不受外界作用时的运动决定于其组成比例最大元素。进而，亚氏在《论天》中阐述了一个重要的推论：

一定的重量在一定的时间内运动一定的距离；较重的重量在较短的时间通过同样的距离，即时间和重量成反比。例如，一个物体的重量是另一个的二倍，则它通过给定距离只需要另一个的一半时间。

具体到常见的自由落体运动，亚里士多德的观点即为物体自由下落的速率与其“重量”呈正比。这里需要指出的，亚里士多德之所以把自由落体也归于自然运动是因为当时人们还没有意识到重力也是外力。

固然，自然科学与意识形态天然绝缘，但人类历史上的自然科学总是无奈地被强势的意识形态绑架。亚里士多德的自然哲学体系就是这场“绑架史”上无辜受害者之一。他这一套“各从其类”式的运动学，在中世纪成为了天主教神学世俗等级理论的隐喻基石，其衍生出的“自由落体定律”自然也就作为经院哲学的教条被加以强化。

如果说罗马教廷的权威认证只能对虔诚的信徒起到有力的约束作用，那看似明白无误的“实验事实”似乎很轻易就能堵上“异端”的口。如果伽利略真是按照广为流传的故事那样在比萨斜塔当众抛下两个铁球，那这种盲目的冲动必然会迫使他向经院哲学缴械投降。

在不能忽略空气影响的情况下，我们极可能看到的就是10磅的铁球先于1磅的落地，毕竟伟大的亚里士多德没有在缺乏实践依据的情况下凭空编造“瞎话”的习惯。

严谨的伽利略最终选择了一个对经院哲学家而言更有说服力的方法来揭示亚里士多德的运动学谬误，这就是我们后来所谓的“伽利略自由落体思想实验”。在其不朽著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（简称《对话》）中，伽利略运用柏拉图式的对话体展开了他巧妙的思想实验：

   萨尔维瓦蒂：如果我们取两个自然速率不同的物体，显而易见，如果把两个物体连接在一起，速率较大的那个物体将因受到速率较慢物体的影响其速率要减慢一些，而速率较小的物体将因受到速率较大物体的影响其速率要加快一些，你同意我的想法吗？

辛普利邱：毫无疑问，你是对的。

萨尔维瓦蒂：但是，如果这样是对的话，并假定一块大石头以（比如说）八的速率运动，而一块较小的石块以四的速率运动，那么把两者连在一起这两块石头将以小于八的速率运动；但是两块连在一起的石头当然比以前以八的速率运动的要重。可见，较重的物体反而比较轻的物体运动得慢，而这个效应同你的设想是相反的。你由此可以看出，我是如何从你认为较重的物体比较轻的物体运动的快的假设推出了较重物体运动较慢的结论来。

这就是一个典型的归谬型思想实验，下面我们就用归谬法的推理结构来解析这个思想实验：

由亚里士多德运动学中命题“物体自由下落速率正比于其质量”，易知“较重物体自由下落速率较大”。现假设命题p “较重物体自由下落速率较大”为真，则得到命题q “绑在一起的大小石块自由下落速率大于大石块自由下落速率”为真。为检验命题q，引入命题r“绑在一起的大小石块因小石块影响而自由下落速率小于大石块自由下落速率”。发现 $\sim \left ( q\wedge r \right )" style="font-family:宋体, simsun;font-size:14px;line-height:24px;text-indent:28px;$  ，所以并非p为真。又因为 $p\Rightarrow r" style="line-height:24px;$  ，所以现行的大部分资料将原命题p视为亚里士多德运动学中的逻辑悖论。

笔者以为，伽利略在这个推理过程中不可避免地引入了一个来自经验事实的辅助命题：

如果把两个物体连接在一起，速率较大的那个物体将因受到速率较慢物体的影响其速率要减慢一些，而速率较小的物体将因受到速率较大物体的影响其速率要加快一些。

显然，这个隐含的命题并非亚里士多德“自由落体定律”的逻辑结论（同样也不是亚里士多德运动学体系中的一部分）。也就是说，  $p\Rightarrow r" style="line-height:24px;$  是以经验事实为前提的，所以“物体自由下落速率正比于其重量”其实不是严格意义上的逻辑悖论。伽利略在这个巧妙的思想实验中所揭示的谬误，归根结底是亚里士多德观点与经验事实之间的矛盾。

3.2伽利略斜面思想实验

如果我们以定性的视角考察，从亚里士多德到牛顿的力学发展史实际上是完成了“力即动因”到“力，刑（通形）之所以奋也”(见于《墨经·经上》，全句今译为：力是物体运动状态发生改变的原因)的跨越。这个跨越的一个重要成果便是，在对力与物体运动之间关系准确认识基础上由牛顿完成了“惯性定律”（Law of inertia 即牛顿第一定律）的表述。在惯性定律最终建立的进程中，确立匀速直线运动（rectilinear motion with constant velocity）是物体本质属性这一基本论断无疑具有里程碑似的的意义，而伽利略在《对话》中展开的“斜面思想实验”再一次起到了认识先驱的重要作用。

伽利略在《对话》中构造了一个理想的实验装置：如图，两个对小球完全没有摩擦等阻碍的理想直轨道AB和CB各自底端相接（相接处不会对小球运动造成影响）于B构成一个轨道面垂直于地表的V型复合轨道。

图1 伽利略斜面思想实验示意图

从V型复合轨道A端自由释放一个小球，那么根据直观经验可知：小球会从轨道A端经V型底端B运动至轨道CB上与A端水平高度相同的位置，若我们逐渐增大CB 轨道与地表法线的夹角，小球同样会运动到与初始位置相同水平高度的地方。

现在取极限情况，当轨道CB与地表法线呈90度角时，即轨道CB置于地表上，小球运动情况如何？

《对话》中，辛普利邱与萨尔维瓦蒂给出了如下结论：

辛普利邱：只要平面不升也不降，平面多长，小球就会运动到多远。

萨尔维瓦蒂：那么只要这样一个平面式无限的，在这个平面上的运动同样是无限的了，也就是说，是永恒的了。

这实际就给出了一个惯性定律的理想例证，即物体在不受外界作用的情况下作永恒的匀速直线运动。

通过上述介绍，我们不难发现伽利略斜面思想实验正是一个典型的阐释型实验。伽利略通过适当的抽象过滤掉了实际实验会带来的误差性干扰（轨道的摩擦、空气阻力等）提取了物理图像中最清晰、最主要的信息，成功构建了一个理想物理情境。并在某些不容置疑的直观经验（小球要回到初始水平高度）基础上进行具有说服力的简单外推，将常规条件导向了极限条件，最终巧妙地揭示了隐藏在繁芜丛杂自然现象中的物体运动本质。

3.3伽利略行船实验

   萨尔维瓦蒂：把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，再让你们带几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中放几条鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的宽口罐里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速率向舱内各方向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐子中，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向并不比另一方向用更多的力，你双脚齐跳，无论朝哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情后（虽然当船停止时，事情无疑一定是这样发生的），再使船以仍和速度前进，只要运动是匀速的，也不忽左忽右地摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化，你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动……

伽利略的代言人萨尔维瓦蒂在《对话》中又一次为我们展开了一个有趣的思想实验。显然，行船实验属于思想实验中的阐释型。但伽利略这次从船静止到稳定匀速运动的外推似乎多少有些力不从心，这使得他不得不动用大量“事实”的归纳优势来增强自己的说服力。  

伽利略这次设计了一个能容丰富的实验组，在伽利略掌控的“实验船”上至少进行了5项子实验：

（1） 飞虫朝各个方向飞行速率；

（2） 鱼朝各个方向游动阻碍；

（3） 水滴落点；

（4） 各方向抛物；

（5） 各方向移动。

笔者以为，这5个子实验并无实质或操作上的区别，这种纯粹增强论证气势的修辞手段，显然不是一贯娓娓道来的伽利略的风格，从一个侧面暴露了一个隐藏的事实：伽利略行船实验存在十分脆弱的逻辑推理。

伽利略行船实验的目的在于构建或阐释两个相互纠缠的物理基本概念：

（1） 惯性系——实验中静止及匀速运动的船。

（2） 力学相对性原理——无法从船中任何一个现象判断船处于静止还是匀速运动。

然而，为了直观地构造例证。伽利略在这个实验中实际上已经先验地引入了一个假定大前提：行船所在的地球是一个惯性系。即使我们不关心这个前提条件的真假与否，这个逻辑推理亦足以构成大家唯恐避之而不及的“循环论证”（a vicious circle）。笔者以为，具有深刻洞察力的伽利略可能同时意识到了地球运动的非惯性系特征与这个无可奈何的循环论证。然而，瑕不掩瑜，真理在萌芽阶段总不可避免地携带着各式各样的谬误。伽利略堆积的重复“实验”只是权宜之计，后人并没有苛责先驱的资本。这个难倒了“近代科学之父”的循环论证后来被称作“惯性系疑难”，接下伽利略手中接力棒的“经典时代思想王者”——牛顿亦在这个逻辑漏洞前折戟沉沙。惯性系疑难的真正解决是在1915年诞生于逆境的 “广义相对论”中漂亮地完成的。

在广义相对论框架下，爱因斯坦把伽利略行船实验“升级”成为了“爱因斯坦舱实验”：一个与外界隔绝的密闭舱，我们发现舱内的任何物体都能够以无关于自身质量的加速度自由下落，我们复发通过此类的力学实验判断所处的密闭舱室惯性系还是非惯性系。爱因斯坦利用这个简单思想实验，在弱等效原理（Principle of weak equivalence）的基础上，近似地表述了广义相对性原理。

3.4牛顿水桶实验

严格地说，爱因斯坦相对论中蕴含的时空观变革不过光速不变逻辑推演的副产品。而对白手起家的牛顿而言，严格的时空框架无疑是自己理论大厦中绝对的逻辑基石。以至于拥有足够强大数学分析工具的牛顿，仍需要在《自然哲学之数学原理》中以一个阐释型思想实验来强化自己的“绝对时空观”，即寻求在某个特殊的物理情境下，还原出绝对时空框架下的“绝对运动”。这个为巩固牛顿体系诞生的思想实验就是所谓的“牛顿水桶实验”。

为了“直观”地揭示宇宙中的“绝对运动”，牛顿在《原理》开篇——“定义”的附注中写道：

若将一悬在长绳上的桶不断旋转，使绳拧紧，再向桶中注满水，并使桶与水都保持平静，然后通过另一个力的突然作用，桶沿反方向旋转，同时绳自己放松，桶作这项运动会持续一段时间。开始时，水的表面是平坦的，因而桶尚未开始转动；但之后，桶通过逐渐把它的运动传递给水，将使水明显地旋转，一点一点地离开中间，并沿桶壁上升形成一个凹形（我验证过——指牛顿本人，引者注），而且旋转越快，水上升得越高，直至最后与桶同时转动，达到相对静止。

牛顿认为，水沿桶壁上升的运动表明了水具有离开转动轴（绳）的倾向，即产生了离心运动；水的离心运动是在克服水对桶的相对运动中所表现（不是产生！）出来的，但不取决于参考系的选择；这是一个相对于绝对参考系（绝对空间）的真实和绝对的运动。

自水桶实验被牛顿提出后，诸多物理学家均表达自己的不同观点，但直到马赫在其著作《发展中的力学及其批判》对牛顿力学体系提出系统的批评，水桶实验带来的疑惑才被彻底地驱散。马赫指出：

牛顿旋转水桶的实验只是告诉我们，水对桶壁的相对转动并不引起显著的离心力，而这离心力是由水对地球的质量和其他天体的相对转动所产生的。如果桶壁越来越厚，越来越重，最好达到好几里厚时，那时就没有人能说这实验会得出什么样的结果。

简而言之，牛顿忽略了水面边缘上升是遥远天体对水的引力作用。值得注意的一点是，就“无穷小量”对牛顿进行诘难的贝克莱主教(Bishop Berkeley)也曾表述过类似的观点。从形式逻辑的角度看，即牛顿依据的直观经验与水桶实验不受外界作用的逻辑前提矛盾，故在这个直观经验基础上的外推是无效的。

马赫的进一步分析表明，天体对水的万有引力在这个物理情境中表现为水受到的惯性力，即惯性力是万有引力的一种表现形式，这实际上建立广义相对论中等效原理的雏形，为后来爱因斯坦创立广义相对论奠定了一个重要逻辑基础。

3.5拉普拉斯妖与麦克斯韦妖实验

精灵（goblin，含义大致与汉语中的“妖精”相同）是西方文化特别是幻想文学中的一个常用意象，在西方的神话传说或文学作品中，祂们通常被描述为一种拥有魔力且热衷于恶作剧或调皮捣蛋的生物。

颇为有趣的是，在一贯严肃的物理学史上，也曾活跃着两个“小精灵”：拉普拉斯妖与麦克斯韦妖。前者在传统的“机械观”（mechanism）衰落前的相当长一段时期，占据着大部分正统物理学家顶礼膜拜的圣像地位；后者则引发了一场以其为焦点的旷世争论并最终促成了现代科学中“信息论”（informatics）的诞生。

所谓拉普拉斯妖，是被誉为“法国牛顿”的天体力学奠基人皮埃尔·拉普拉斯构想的类似计算机一样的生灵：假设存在一个计算能力足够强大的小精灵，只要我们把此刻宇宙所有原子的状态信息告诉祂，通过牛顿力学法则进行演算，祂就能告诉我们过去和未来任意一个时刻宇宙的状态。

拉普拉斯通过这样一个天马行空的思想实验，揭示了物理学界奉为圭臬的牛顿体系的强大威力，以及其强势的表述，宣告了人类理解宇宙的雄心壮志与灿烂前景。同时，这个18世纪版 “超级计算机”（super computer）的横空出世也隐约反映了一个历史事实：在认识自然方面，牛顿理论确立后的物理学界普遍存在着一种极度膨胀与自我陶醉的心态。

1871年，以数学天才闻名于经典物理时代的麦克斯韦在其专著《热的理论》中展开了一个十分“诡异”的思想实验：

我们知道，在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子，其运动速度绝不均匀，尽管任意选取的任何大量分子的平均速率几乎完全一样。现在让我们假定把这样一个容器分为A和B两部分，在分界上有一个小孔，再设想一个能见到单个分子的精灵，打开或关闭那个小孔，使得只有快分子从A到B，而慢分子从B到A。这样，祂就在不消耗功的情况下，使B的温度升高，A的温度降低，而与热力学第二定律发生矛盾。

显然，这个火药味十足的归谬型实验的目标是锁定在不容置疑的热力学第二定律。这个能在不输入外界能量条件下使孤立热力学系统的熵自发减少的小精灵，无疑在当时的物理学界引发了一场恐慌。固然麦克斯韦妖降世多少为克劳修斯“热寂说”笼罩的灰暗宇宙前途投下了些许光明，但一个直白到几乎无需任何逻辑演绎的思想实验就足以撼动一批物理学家历经数十年建立的热力学第二定律，是任何人都难以接受的。物理学理性依据的脆弱远比物理学本身的脆弱要可怕！

出于维护物理学理性依据的“本能”，一些物理学家投入到解决这个佯谬的工作中来。高瞻远瞩的开尔文勋爵率先指出：麦克斯韦妖所与众不同之处正在于其拥有获取分子运动速度信息的能力，然而这个揭示了问题关键的论断并没有在短期内问题的解决带来实质性突破。在之后的数十年间，麦克斯韦妖化身成了一个幽灵游荡在物理学的上空。

物理学史往往也要上演令人啼笑皆非的戏剧，解决麦克斯韦妖问题的重任最终阴差阳错地落到了物理学界的“吟游诗人”——埃尔文·薛定谔(E. Schrödinger)身上。

作为波动力学创始人的薛定谔因坚持自己“波函数具有物理实在性”的观点，遭受到了来自代表量子力学正统诠释的哥本哈根学派的猛烈进攻。相似的历史曾经也发生在了薛定谔的奥地利同乡——玻尔兹曼身上，遗憾的是，后者最终在极度的抑郁中走向了殉道式的自我毁灭。

所幸，在这令人窒息的学术“围剿”中，潇洒的薛定谔选择了向生命科学“突围”，完成了物理学史上一次“华丽地转身”。1944年，作为物理学家的薛定谔出版了著作《生命是什么》奠定了其“分子生物学之父”的地位。“业余生物学家”薛定谔在生命科学的地位，自不必赘述。就其本行物理学而言，薛定谔在书中建立了“信息即负熵”的重要关系，对应于度量无序程度的熵，“取负号的熵，其本身就是有序的一个度量”。这就意味着麦克斯韦妖获取分子运动速度信息的过程实际是在向热力学系统引入负熵。而在引入负熵过程中，热力学系统的孤立性被破坏，原思想实验的逻辑前提不成立，所以麦克斯韦妖并不能对热力学第二定律构成威胁。

主要参考文献：

[1] 许良英、范岱年编译．爱因斯坦文集．第一卷．北京：商务印书馆，1976．

[2] （意）伽利雷·伽利略．关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话．周煦良等译．北京：北京大学出版社，2006．

[3] Ernst Mach．The Science of Mechanics：A Critical and Historical Account of Its Development．Translated By T.J.McCormack．The Open Court Publishing Company，6th ed.，1960．

[4] 吴宗汉、周雨青．物理学史与物理学思想方法论．北京：清华大学出版社，2007．