不知道什么原因,从古至今,科学家们似乎都喜欢跟喵星人过不去,总把猫当作“原材料”,去做科学实验。尤其是在“思维假想实验”方面,喵星人们的功劳可谓天地可鉴。
今天就让我们来盘点一下,那些科学史上与猫相关的科学理论吧。
为了薛定谔的猫,我们要争取自由!薛定谔的猫(SchrdingersCat)
如果评选喵星文明史上最令猫闻风丧胆的人类,薛定谔一定会上榜!相信大家对这个名字也并不陌生。
薛定谔用一句话概括所谓的“薛定谔的猫”,就是让一只猫处于死活叠加态(半死不活)的状态。
当然,这只是个假想实验,是薛定谔为反驳哥本哈根学派,提出的一个思想实验。
这个实验的过程是这样的:
实验是这样的:一只猫被关在一个密闭无窗的盒子里,盒子里有一些放射性物质。一旦放射性物质衰变,有一个装置就会使锤子砸碎毒药瓶,将猫毒死。反之,衰变未发生,猫便能活下来。
这时,如果按照量子论支持者(即哥本哈根学派)的解释:“观测”这种行为对被观测对象造成一定影响的效应。由于在打开盒子前(即未观测前),我们无法确定放射性元素是否发生衰变,进而放射性元素便处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,相应的,猫也就处于死猫和活猫的叠加状态。所以在我们看猫之前,这只猫是处于一种非生非死的离奇状态的。
然而一只猫怎么可又死又活呢?
这便是薛定谔假想这个实验的最终目的。薛定谔设计了这个可怕的实验正是用来挖苦量子理论荒唐的一面。
如今来看,这只活在假设中的薛定谔的猫,不仅成为历史上经典悖论的重要主角,也因它的怪异、严谨的荒诞感为时下流行贡献了一份力量,就像它的主人薛定谔在一百年后的今天突然得到了个“虐猫狂人”的恶搞头衔一样。
桑代克的猫
桑代克(Thorndike)是美国著名心理学家,他用过许多动物做实验来进行教育心理学的研究,其中最著名的实验便是迷笼实验:即饿猫学习如何逃出迷笼获得食物的实验。
桑代克实验过程:一只饿猫被关在他专门设计的实验迷笼里,笼门紧闭,笼子附近放着一条鲜鱼,笼内有一个开门的机关,碰到这个机关,笼门便会启开。开始饿猫无法走出笼子,只是在里面乱碰乱撞,偶然一次碰到机关打开门便得以逃出吃到鱼。经过多次尝试错误,猫学会了碰机关以开笼门的行为。
在迷箱实验中,他创造了15个用来关住猫的“迷箱”——编号A到O,每个箱子都有门,内部附有开门的装置。在这些迷箱中,A箱是最简单的,猫按一下机关就能打开逃出来,后面的难度增加,有的需要又拉拉杆又按按钮。
实验结果说明的是刺激(S)与反应(R)之间的联结。他认为动物会在每次尝试中,构建一种刺激-反应联系,当它们成功时,就会记下这些刺激-反应,那些不正确的会慢慢被排除掉,从而完成学习过程。
我把你关在箱子里怎么样啊,桑代克?黄油猫悖论(Butteredcatparadox)
黄油猫悖论是把两种民间常识组合而成的恶搞悖论。
一是大家熟悉的墨菲定律(MurphysLaw):事情如有变坏的可能,不管可能性多小,总会发生。由此如果将一片涂有黄油的面包片抛到半空,,吐司永远在涂上黄油的一面落地。二是猫翻正反射(rightingreflx)和落猫问题(Fallingcatproblem)。简单的说就是一只猫有用脚着地的先天能力。如果从一定高度落下,它能够感觉到自身方向的错位,在空中调节姿态,永远用脚着陆。
那么若是把一个黄油吐司没黄油那面,粘在一只猫的背上。再让猫从一定高度落下,到底会是猫脚着地呢,还是黄油着地呢?于是这个著名的黄油猫悖论就这样诞生了。
某些人表示,黄油猫实验将导致一个反地心引力的作用。他们猜测,黄油猫在半空落地之时,它将渐渐减速和转动,最终到达一种恒稳状态,与地面浮着一个短的距离高速转动,使得吐司没有涂上黄油的一面和猫背无法接触地面。
令人疑惑且非常搞笑的是,这个悖论还引发了关于“永动机”和恒稳状态的讨论,简直让人啼笑皆非。有人认为,黄油面包和猫会漂浮在空中成为一种违背能量守恒的稳定状态……
于是,永动机产生了!
这究竟是人类的胜利,还是猫的胜利!(误)
事实上,这不是一个实验,而是一个嘲讽。黄油猫悖论是嘲讽那些曲解“墨菲定律”的人,或者说是嘲讽那些只看中某个理论的表面意思,而忘了它具有的逻辑上深层意义的人。
踢猫效应(Kickcateffect)
踢猫效应是一种心理学效应。指的是是对弱于自己或者等级低于自己的对象发泄不满情绪,而产生的连锁反应。
踢猫效应,描绘的是一种典型的坏情绪的传染。人的不满情绪和糟糕心情,一般会沿着等级和强弱组成的社会关系链条依次传递。而无处发泄的最弱小的那一个元素,则成为最终的受害者。其实,这是一种心理疾病的传染。
这个故事的原版是这样的:
一父亲在公司受到了老板的批评,回到家就把沙发上跳来跳去的孩子臭骂了一顿。
孩子心里窝火,狠狠去踹身边打滚的猫。
猫逃到街上,正好一辆卡车开过来,司机赶紧避让,却把路边的孩子撞伤了。
总之,所谓的踢猫理论就是一种不良情绪在社会关系链中的恶性循环。这告诉我们对于自己不良情绪的控制是十分重要的。
去大脑僵直实验(decerebraterigidity)
以上几个理论,要不就只是假想,要不也不会对猫造成实际伤害,然而下面要介绍的这个实验就是真的有些残忍了。(可以搜一下实验的图片)
去大脑僵直是中脑严重损伤的临床表现之一。而动物实验在研究这种临床现象上有重要意义。
去大脑僵直的传统方法是采用开颅术,在动物(兔或猫)中脑上、下丘之间切断脑干。动物便会出现去大脑强直,表现为伸肌张力增高,两上肢过伸并内旋,下肢亦过度伸直,头部后仰呈角弓反张状,此现象便称为去大脑僵直。
而当人类脑部有疾病或脑损伤时,也会出现类似去大脑僵直的现象。轻者可为阵发性发作,外界稍有刺激即可诱发,重者则持续性强直。
看完以上几个实验,喵星人表示真的什么仇什么怨,咋就是跟我们过不去呢?
不过猫咪在人类的历史长河中,的确扮演了重要的角色。尽管人与猫的故事也不都是美好的,猫有敏感的神经系统,很多猫被用于神经学实验,包括药理和毒性等等方面,不免招来种种议论……
虽然猫是解决人类和动物健康不可或缺的动物模型之一,但从上个世纪70年代开始,科研用猫的数量逐年下降。当今科研中使用的大多数脊椎动物是啮齿动物和鱼,但仍然需要少量的猫,因为在某些领域它们是最合适或者唯一可用的动物模型。