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科学史上广为人知的宠物

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2024-08-18 17:52

薛定谔的猫

埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger，1887年——1961年），奥地利理论物理学家，量子力学的奠基人之一。1926年他提出薛定谔方程，为量子力学奠定了坚实的基础。他想出薛定谔猫思想实验，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。

薛定谔猫思想实验：把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并且装置以下仪器（注意必须保固这仪器不被容器中的猫直接干扰）：在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质，由于物质的数量极少，在一小时内，这个放射性物质至少有一个原子衰变的概率为50%，它没有任何原子衰变的概率也同样为50%；假若衰变事件发生了，则盖革计数管会放电，通过继电器启动一个榔头，榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。经过一小时以后，假若没有发生衰变事件，则猫仍旧存活；否则发生衰变，这套机构被触发，氰化氢挥发，导致猫随即死亡。用以描述整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。通过这个思想实验，薛定谔指出了应用量子力学的哥本哈根诠释于宏观物体产生的严峻问题，以及这个问题与物理常识之间的矛盾。

2. 巴甫洛夫的狗

伊万·彼得罗维奇·巴甫洛夫（Иван Петрович Павлов，1849年——1936年），俄罗斯生理学家、心理学家、医师、高级神经活动生理学的奠基人。因为对狗研究而首先对经典条件反射作出描述而著名。

巴甫洛夫利用狗看到食物或吃东西之前会流口水的现象，在每次喂食前都先发出一些信号（一开始是摇铃，后来还包括吹口哨、使用节拍器、敲击音叉、开灯……等等），连续了几次之后，他试了一次摇铃但不喂食，发现狗虽然没有东西可以吃，却照样流口水，而在重复训练之前，狗对于“铃声响”是不会有反应的。他从这一点推知，狗经过了连续几次的经验后，将“铃声响”视作“进食”的信号，因此引发了“进食”会产生的流口水现象。这种现象称为条件反射，这证明动物的行为是因为受到环境的刺激，将刺激的讯号传到神经和大脑，神经和大脑作出反应而来的。

3. 斯金纳的鸽子

伯尔赫斯·弗雷德里克·斯金纳（B. F. Skinner，1904年——1990年），美国心理学家、行为学家、作家、发明家、社会学者及新行为主义的主要代表，操作性条件反射理论的奠基者。

斯金纳创制了研究动物学习活动的仪器——斯金纳箱。箱内放进一只鸽子，并设一杠杆或键，箱子的构造尽可能排除一切外部刺激。动物在箱内可自由活动，当它压杠杆或啄键时，就会有一团食物掉进箱子下方的盘中，动物就能吃到食物。箱外有一装置记录动物的动作。与巴甫洛夫的狗的实验不同，狗听到摇铃后分泌唾液是应答性行为，这是由已知的刺激引起的反应；鸽子压杠杆或啄键是操作性行为，是有机体自身发出的反应，与任何已知刺激物无关。斯金纳通过实验发现，动物的学习行为是随着一个起强化作用的刺激而发生的。

4. 桑代克的猫

爱德华·李·桑代克（Edward Lee Thorndike，1874年——1949年），美国心理学家，心理学行为主义的代表人物之一。他从研究动物的实验中，领会到它们的学习过程，从而提出他的联结主义理论:刺激（S）——反应（R）公式，被认为是教育心理学的奠基人。

桑代克用木条钉成的箱子里，有一能打开门的脚踏板。当门开启后，猫即可逃出箱子，并能得到箱子外的奖赏——鱼。试验开始了。一开始，饿猫进入箱子中时，只是无目的地乱咬、乱撞，后来偶然碰上脚踏板，饿猫打开箱门，逃出箱子，得到了食物。接着第二次，桑代克再把饿猫关在箱子中，如此多次重复，最后，猫一进入箱中即能打开箱门。桑代克据此认为，学习的实质就是有机体形成“刺激”与“反应”之间的联结。他明确地指出“学习即联结，心即是一个人的联结系统。”同时，他还认为学习的过程是一种渐进的尝试错误的过程。在这个过程中，无关的错误的反应逐渐减少，而正确的反应最终形成。根据他的这一理论，人们称他的关于学习的论述为“试误说”。

5. 科勒的猩猩

沃尔夫冈·科勒（Wolfgang Kohler，1887年——1967年），德裔美国心理学家，格式塔心理学派创始人之一，也是认知心理学、实验心理学、灵长类行为研究的先驱。

科勒在南非特内里费岛上的黑猩猩学习实验研究发现，黑猩猩在目的受阻的情境中学习解决问题时，并不像桑代克所解释的要经过尝试与错误的过程。科勒为研究黑猩猩的学习，设计了六大类很多不同的实验，其中最著名的是“接竿问题”。他将饥饿的黑猩猩关在笼中，笼外远处放置香蕉，并在笼与香蕉之间放置数条长短不同的竹竿，每条竹竿的长度，均不能单独用来取到香蕉。他最聪明的猩猩苏丹必须解决的问题是：如何将两条竹竿接在一起，以取到香蕉？结果发现：黑猩猩面对情境时，动作并不紊乱，在几次尝试用单条竹竿取香蕉失败后，突然显露出领悟的样子，于是将两条竹竿接在一起而达到了目的。柯勒称此种学习现象为顿悟学习。顿悟是指突然察觉到问题的解决方法，是通过学习者重新组织或重新构建有关事物的形式而实现的。他认为学习不必靠盲目的尝试和重复练习，只要个体理解整个情境中各刺激之间的关系，顿悟就会自然发生。

6. 托尔曼的老鼠

爱德华·托尔曼（Edward Chace Tolman，1886年——1959年），美国心理学家，新行为主义的代表，目的行为主义的创始人。

托尔曼以白鼠学习方位的迷宫实验证明了他的符号学习理论理论。迷宫有一个出发点、一个食物箱和三条长度不等的从出发点到达食物箱的通道。实验开始时，将白鼠置于出发点，然后让它们自由地在迷宫内探索。一段时间后，检验它们的学习结果。检验时，再将它们置于出发点，并对各通道做一些处理，观察它们的行为。结果是，若三条通道畅通，白鼠选择第一条通道到达食物箱；若A处堵塞，白鼠选择第二条通道；若B处堵塞，白鼠选择第三条通道。托尔曼认为：学习是有目的的行为，而不是盲目的。学习是对“符号—完形”的认知。白鼠在学习方位迷宫图时，并非学习一连串的刺激与反应，而是在头脑中形成一幅“认知地图”，即“目标——对象——手段”三者联系在一起的认知结构。学习不是简单的机械的运动反应，而是学习“达到目的的符号”及其所代表的意义。在外部刺激（S）和行为反应（R）之间存在中介变量（O）。主张将行为主义S—R公式改为S—O—R公式，O代表机体的内部变化。

7. 布里当的驴

让·布里丹（Jean Buridan，1292年——1363年），法国哲学家，经院哲学博士，欧洲宗教怀疑主义倡导者。

布利丹在一次议论自由问题时讲了这样一个寓言故事：一头饥饿至极的毛驴站在两捆完全相同的草料中间，可是它却始终犹豫不决，不知道应该先吃哪一捆才好，结果活活被饿死了。由这个寓言故事形成的成语“布利丹之驴”，被人们用来喻指那些优柔寡断的人。

8. 童第周的鲫鱼

童第周（1902年——1979年），中国生物学家，中国实验胚胎学的主要奠基人，因在克隆技术上的贡献而闻名。

童第周和同事把鲤鱼胚胎的细胞核移植到鲫鱼的去核卵内，得到了核质杂种鱼。通过鱼类的核质杂交试验，他们证明，在细胞核异种的细胞质内，经过多次分裂和复制后，生命体在生理和性质上有发生变化的可能。这种变化不完全受细胞核控制，也受到了细胞质的影响。

9. 芝诺的乌龟

芝诺（Ζ?νων，约公元前490年——前430年），古希腊哲学家。芝诺曾提出一系列关于运动的不可分性的哲学悖论，其中最著名的是“阿喀琉斯追乌龟”和“飞矢不动”。

阿喀琉斯追乌龟：阿喀琉斯有一天他碰到一只乌龟，乌龟嘲笑他说：“别人都说你厉害，但我看你如果跟我赛跑，还追不上我。”阿喀琉斯大笑说：“这怎么可能。我就算跑得再慢，速度也有你的10倍，哪会追不上你？”乌龟说：“好，那我们假设一下。你离我有100米，你的速度是我的10倍。现在你来追我了，但当你跑到我现在这个位置，也就是跑了100米的时候，我也已经又向前跑了10米。当你再追到这个位置的时候，我又向前跑了1米，你再追1米，我又跑了1/10米……总之，你只能无限地接近我，但你永远也不能追上我。”

10. 坎德尔的海兔

埃里克·坎德尔（Eric Richard Kandel，1929年——），奥地利裔美国生物学家。2000年，因神经系统学领域的贡献与保罗·格林加德共同获得诺贝尔生理学或医学奖。

最开始，坎德尔研究哺乳动物的学习和记忆。但是，由于记忆的机制太复杂，很难研究大脑记忆过程的基本机制。因此，他决定研究更简单的实验模型，即海兔的神经系统。此动物的神经系统由仅20,000个神经细胞组成，而且多数细胞体积相当大。海兔具有一种可以保护鳃的简单保护性反射，可以用来研究基本的学习机制。坎德尔用海兔证明，短期记忆与长期记忆均发生在突触部位。

11. 摩尔根的果蝇

托马斯·亨特·摩尔根（Thomas Hunt Morgan，1866年——1945年），美国遗传学家、现代遗传学之父，在孟德尔定律的基础上，创立现代遗传学的“基因理论”。

摩尔根使用果蝇作为实验材料，研究生物遗传性状中的突变现象。果蝇饲养容易，繁殖力强，果蝇细胞内的染色体很简单，只有4对8条，清晰可辨。摩尔根利用果蝇进行遗传学研究，发现了染色体是基因的载体，确立了伴性遗传规律。并发现位于同一染色体上的基因之间的连锁、交换和不分开等现象，建立了遗传学的第三定律——连锁交换定律。

12. 威尔逊的蚂蚁

爱德华·奥斯本·威尔森（Edward Osborne Wilson，1929年——），美国昆虫学家和生物学家。

他尤其以他对生态学、演化论和社会生物学的研究而著名。他的主题研究对象是蚂蚁，尤其是蚂蚁通过费洛蒙进行通讯。

13. 洛伦兹的蝴蝶

爱德华·诺顿·洛伦茨（Edward Norton Lorenz，1917年——2008年），美国数学与气象学家。

1979年12月29日，洛伦茨在华盛顿举办的一场美国科学促进会演讲中，发表了著名的“蝴蝶效应”，来说明“混沌理论”：一只蝴蝶在巴西轻拍翅膀，会使更多蝴蝶跟着一起轻拍翅膀。最后将有数千只的蝴蝶都跟着那只蝴蝶一同振翅，其所产生的巨风可以导致一个月后在美国德州发生一场龙卷风。

14. 爱德华·科普和奥斯内尔马什的蛇颈龙

爱德华·德林克·科普（Edward Drinker Cope，1840年——1897年），美国古生物学家。奥塞内尔·查利斯·马什（Othniel Charles Marsh，1831年——1899年），美国古生物学家。

有一次，科普邀请马什去观看他最新发现的蛇颈龙化石，马什发现，科普把蛇颈龙的头骨安装在了尾巴上，并且他当面指出了这个错误，科普恼羞成怒，终于他们成为敌人，并且展开了挖掘化石战争。最后，科普发现了约45种恐龙化石，而马什发

现了80余种。

15. 内格尔的蝙蝠

托马斯·内格尔（Thomas Nagel，1937年——），美国哲学家。

内格尔在1974年发表论文《成为一只蝙蝠可能是什么样子》，旨在说明感质在物理与心灵之间的解释鸿沟。根据内格尔的论证，物理信息无法让我们知道身为一只蝙蝠的感觉是什么，也借此推知，我们无法知道他人对于颜色、声音、气味、疼痛等等的感觉“是什么感觉”。譬如蝙蝠是由声呐或回声来感知世界，借此得知物体的距离、大小、形状等等。由于蝙蝠的感受方式与我们有很大的不同，我们无法以自身的内在生活去推知蝙蝠的内在生活，所以我们无法得知身为一只蝙蝠真正的感觉是什么。就算以科学方法得知蝙蝠在接收到超音波时，脑中会出现特定的神经冲动，但人类不能知道脑中产生那种神经冲动“是什么感觉”。只有从蝙蝠的主观观点出发，才会知道是蝙蝠是什么感觉，它的感觉无法用物理的术语去理解，因为物理术语必定是以许多观点都能理解为基础的。

16. 庄周的蝴蝶

庄子（约公约前369年——前286年），名周，中国古代思想家、哲学家、文学家，是道家学派的代表人物，老子思想的继承和发展者。

庄周梦蝶，典出《庄子·齐物论》：昔者庄周梦为胡蝶，栩栩然胡蝶也，自喻适志与，不知周也。俄然觉，则蘧蘧然周也。不知周之梦为胡蝶与，胡蝶之梦为周与？周与胡蝶，则必有分矣。此之谓物化。大意是庄子一天做梦，梦见自己变成了一只蝴蝶，梦醒之后他发现自己还是庄子，于是他不知道自己到底是梦到庄子的蝴蝶呢，还是梦到蝴蝶的庄子。庄周梦蝶是庄子提出的一个哲学论点，认为人不可能确切的区分真实和虚幻，提出了物化的观点。

17.斐波那契的兔子

斐波那契（Leonardo Pisano ,Fibonacci, Leonardo Bigollo，1175年-1250年），中世纪意大利数学家，是西方第一个研究斐波那契数的人，并将现代书写数和乘数的位值表示法系统引入欧洲。

斐波那契兔子问题(Fibonacci rabbit problem)一道著名数列难题.意大利数学家斐波那契(Fi-bonacci , L.)在他的名著《算法之书》中提出的一个问题:由一对兔子开始，一年后可以繁殖成多少对兔子?假定每对大兔每月能生产一对小兔，而每对小兔生长两个月就成为大兔..这个问题导致了著名的斐波那契数列，它是一个线性递归数列，它的每一项称为斐波那契数。

18.凯库勒的衔尾蛇

凯库勒（1829年-1896年），德国有机化学家。主要研究有机化合物的结构理论。

凯库勒关于苯环结构的假说，在有机化学发展史上作出了卓越贡献。他早年受到建筑师的训练，具有一定的形象思维能力，他善于运用模型方法，把化合物的性能与结构联系起来，他的苦心研究终于有了结果。1864 年冬天，他的科学灵感导致他获得了重大的突破。他曾记载道：“我坐下来写我的教科书，但工作没有进展；我的思想开小差了。我把椅子转向炉火，打起瞌睡来了。原子又在我眼前跳跃起来，这时较小的基团谦逊地退到后面。我的思想因这类幻觉的不断出现变得更敏锐了，现在能分辨出多种形状的大结构，也能分辨出有时紧密地靠近在一起的长行分子，它围绕、旋转，象蛇一样地动着。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，这个形状虚幻地在我的眼前旋转着，象是电光一闪，我醒了。我花了这一夜的剩余时间，作出了这个假想。”于是，凯库勒首次满意地写出了苯的结构式，指出芳香族化合物的结构含有封闭的碳原子环。它不同于具有开链结构的脂肪族化合物。

19.拉普拉斯的妖

皮埃尔-西蒙·拉普拉斯侯爵（Pierre-Simon marquis de Laplace，1749年3月23日－1827年3月5日），法国著名的天文学家和数学家，也是法国科学院院士。他是天体力学的主要奠基人、天体演化学的创立者之一。此外，他还是分析概率论的创始人，因此可以说拉普拉斯是应用数学的先驱。

拉普拉斯妖（Démon de Laplace）是由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设。此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量，能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程，过去以及未来。拉普拉斯妖代表着经典物理学家们美好的概念，拉普拉斯妖无法准确预知粒子下一秒时所处的状态。

20.卡尔·萨根的喷火龙

卡尔·爱德华·萨根（Carl Edward Sagan，1934年11月9日－1996年12月20日），美国天文学家、天体物理学家、宇宙学家、科幻作家，和非常成功的天文学、天体物理学等自然科学方面的科普作家。行星学会的成立者。

卡尔·萨根有个著名的龙的比喻：

A：在我家的车库里面有一条会喷火的龙！

B：那请你打开车库大门让我们看看吧。

A：非常遗憾，我这条龙是隐形的，就算打开大门你也看不到，事实上，这条龙, 只有我能看到。

B：那它不是会喷火吗？让我们来测试一下你们车库的温度有没有升高吧。

A：非常遗憾，我这条龙喷出来的火是冷的，它并不能提高车库的温度。虽然如此，但是，这条龙的确存在。

B：哦！？。。。那你能不能让我往车库里面喷漆，它如果存在的话，身上肯定能沾上一点油漆，从而也就现身了。

A：非常遗憾，我这条龙的鳞甲并不能沾上油漆，所以，你就算那样做，也肯定看不到，不过嘛。。。请相信我，它真的存在着！

B：。。。

上面对话中，B提出的每一个试图推翻A说法的测试方法，都会被A用一个理由来规避掉，于是，B永远没有办法推翻A的说法。即：A这个学说过去从来没有人推翻过，将来也不会被人推翻。一般人认为，一种说法只要不被推翻，则它成立。波普尔认为：有一些说法即使无法推翻，但是也不应该被确证。于是，他提出了一个非常重要的学说，也是现在科学界公认的一条黄金定律---一个理论只有具备可证伪性才应该被肯定。

21.奥卡姆的剃刀

奥卡姆（Ockham，William of）英国学者。约1285年生于萨里；1349年卒于德国慕尼黑。奥卡姆（被称为无敌博士）曾加入方济各会修士会，在牛津大学学习，从1315年到1319年在牛津任教。他是中世纪最后一批学者之一。

奥卡姆剃刀定律（Occam's Razor, Ockham'sRazor）又称“奥康的剃刀”，它是由14世纪逻辑学家、圣方济各会修士奥卡姆的威廉（William of Occam，约1285年至1349年）提出。这个原理称为“如无必要，勿增实体”，认为如果对同一现象有不同的解释，人们更倾向于更简单的那种。即“简单有效原理”。

以卡尔·萨根的龙为例，有两种解释。第一种：龙是隐型的、没有温度而且接触不到的；第二种解释：龙不存在。显然第二种解释要简单的多，所以我们倾向于龙不存在。奥卡姆剃刀定律更多的是一种生活哲学，不具备严密的科学性，并不能指导我们获得真相，但在大多数情况下能让我们更加接近真相。

22.柏拉图的囚徒

柏拉图（Plato，Πλατών，公元前427年—公元前347年），是古希腊伟大的哲学家，也是整个西方文化中最伟大的哲学家和思想家之一。

洞穴之喻的内容：设想在一个地穴中有一批囚徒；他们自小待在那里，被锁链束缚，不能转头，只能看面前洞壁上的影子。在他们后上方有一堆火，有一条横贯洞穴的小道；沿小道筑有一堵矮墙，如同木偶戏的屏风。人们扛着各种器具走过墙后的小道，而火光则把透出墙的器具投影到囚徒面前的洞壁上。囚徒自然地认为影子是惟一真实的事物。如果他们中的一个碰巧获释，转过头来看到了火光与物体，他最初会感到困惑；他的眼睛会感到痛苦；他甚至会认为影子比它们的原物更真实。如果有人进一步拉他走出洞穴，到阳光下的世界，他会更加眩目，甚至会发火；起初他只能看事物在水中的倒影，然后才能看阳光中的事物，最后甚至能看太阳自身。到那时他才处于真正的解放状态，会开始怜悯他的囚徒同伴、他的原来的信仰和生活。如果他返回去拯救他的囚徒同伴，他得有一段时间去适应洞中的黑暗，并且会发现很难说服他们跟他走出洞穴。

柏拉图明确声称囚徒与我们相像，即是说他们代表人类的状态；而囚徒被拉出洞穴的过程则类似于通过教育而获得启蒙的过程。我们可以把上升之途和对上面事物的观照解释成是灵魂上升到理智世界的过程。洞穴之喻对于后来的政治和教育理论影响甚巨。