今天我们要和大家聊一聊科学界的四大神兽,拉普拉斯妖。很多人没听过这个名字,但是对于它的理论大家应该都或多或少地接触过,因为它是基于传统力学,我们理解起来也非常容易。

世界万物一切早已注定

拉普拉斯妖其实就是法国数学家拉普拉斯提出的一个假设实验,拉普拉斯妖引发了很多人的思考,甚至可以说颠覆了一些科学家思想,也是决定论的重要体现。

想象一个大箱子,往里扔一个有弹性的弹珠,那么这个弹珠会在箱子内不停地弹来弹去,我们随机选取一个时刻暂停,这个时候开始测量数据,弹珠受到多大的力,力的方向,箱子内壁的摩擦系数,空气阻力等等所有的数据全部测量好,那这个弹珠的未来你将可以完美预测,它接下来会被弹到哪里,何时会禁止下来等等,你可以预测未来了。甚至你还可以回顾过去,这个弹珠之前的轨迹在你眼里也将一览无遗。这个其实就是拉普拉斯妖的核心。如果一个恶魔可以知晓整个宇宙中每一个粒子的信息,那么整个宇宙对于它来说都是可以预测和反推的。那我们也得到了一个信息,这个宇宙的未来是注定的,只是人类没办法去获取那么多信息。只要获取的信息足够多,就可以精准地预测未来。

这个理论基于牛顿的经典力学,当时人类利用它已经预测了很多信息,比如太阳系行星的运转,海王星的发现等等,经典力学让人们有一种错觉,这个宇宙中的所有事物,都是可以被精准预测的,而拉普拉斯妖则是这一理论的极限。当“人”我们本身被当作可以预测的以后,很多科学家开始迷茫了,他所学习的科学告诉他,他未来的一切都是注定的,他这一辈子从宇宙大爆炸的那一刻起就被注定了,对于很多人来说,这是没有办法接受的事。如果是你,你能接受这样的事吗?

热力学定律

所有人都在奋力反驳自己未来被注定,热力学第二定律稍微拯救了一下世界。

现在给你一个漏斗,你在这个漏斗口上任意位置扔粒沙子,这个沙子最终都会通过漏斗细长的管道中,而你计算管道中沙子的信息没有办法计算出沙子在漏斗口中经过了怎样的运动,在这个过程中,信息是会丢失的,或者说这些信息被转化成了熵。这个结论对于拉普拉斯妖是一个沉重打击,但并不是绝对性的,熵的产生不可逆,最多只是在推算过去有影响,但是对于未来还是可以预测的。

量子力学它来了

在正义君之前的文章中有详细的介绍光的双缝干涉实验。我们可以通过它知道,科学家发现在微观世界中,粒子充满了不确定性,当同样的因没办法得到同样的果,再没有谁敢提精准预测。预测当然还可以,电子哪怕不确定它的位置,但是它还一定在原子的核外空间内,只是预测就真的变成了可能。

拉普拉斯妖作为科学界的四大神兽,在提出的当时成了无数科学家身上的一座山,被压得喘不过来气,可又没办法去反驳,但这就是科学的魅力,科学是可以证伪的,科学为何强大,因为它每时每刻都在更新,不断更改错误。

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