“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

1814年,數學家拉普拉斯提出了一個著名的思想實驗——“拉普拉斯妖”,他假設存在一個假想生物,這個生物可以知道宇宙中每個原子的確切位置和動量,也就是說這個生物可以用牛頓定律去展開和展現我們這個宇宙的過去和未來。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

一個知道宇宙過去和未來所有事情的惡魔,這就是“拉普拉斯妖”。

拉普拉斯認為,宇宙現在的狀態可以被視為過去發生事情的結果,和未來即將要發生事情的原因,假設有一個人可以知道所有運動的力和所有自然形成物體的確切位置,再假設這個人有能力把這些資料進行具體的分析,那麼這個人就可以把一切包含在一條公式中,然後過去和未來都會在這個人的面前展開,這個人就是我們說的拉普拉斯妖。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

那麼拉普拉斯妖存在的意義是什麼呢?

其實,拉普拉斯妖的存在是數學家拉普拉斯在闡述他的宇宙觀,他十分堅信“決定論”,也就是整個宇宙中的一切都是確定好的,只要資料足夠,並且還有足夠強大的計算能力和分析能力,那麼我們就可以推測出這個宇宙中的一切,包括過去和未來。

其實不只是拉普拉斯支援決定論,愛因斯坦也是決定論的支持者一樣,在量子力學沒有問世之前,幾乎所有科學家都是決定論的支持者。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

愛因斯坦可以說是牛頓之後影響力最大的物理學家了,牛頓的經典力學直接改變了此後數百年的人類宇宙觀,並且逐漸完善的經典力學也成為了壓倒神學的最後一根稻草,隨著人類科學的愈發完善,神學也就越來越沒落。

神學認為宇宙中的一切都是神創造的,卻無法解釋“神”到底是什麼,如果神是萬能的話,那麼神也能創造出一個自己都舉不起來的石頭,那麼神也就不是萬能的了。

為了解釋宇宙的誕生,再加上經典力學對宇宙的解釋越來越完善,決定論成為了大部人信仰的宇宙觀,這些科學家認為隨著未來人類科技的不斷髮展,人類就可以推測出宇宙的過去和未來。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

愛因斯坦也是決定論的支持者,他認為宇宙有限無邊,同時宇宙處於穩恆態,說以愛因斯坦才會說“一切都是決定好的”這句話,並不是愛因斯坦發現了什麼,而是愛因斯坦在闡述自己的宇宙觀。

可是隨著科學的逐步發展,人們逐漸發現,拉普拉斯妖不可能存在,因為在量子力學問世之後,海森堡在1927年提出了不確定性原理,這個理論認為你不可能同時知道一個粒子的位置和速度,當其中一個數據變得準確,另外一個數據就會變得模糊,這代表微觀世界中粒子運動的規律和宏觀世界完全不同。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

更關鍵是,哈勃證明了宇宙在不斷膨脹,讓大爆炸理論復辟,愛因斯坦才說出了“上帝不擲骰子”這句話,現在我們都知道宇宙誕生於138。2億年前的一場大爆炸,但是在大爆炸被提出後的很長一段時間內,這個理論都不被認可。

因為大爆炸理論雖然比較完美的解釋了宇宙的誕生和演化,卻無法解釋宇宙大爆炸之前發生的事情,從某個角度來說,大爆炸理論和神創論有異曲同工之妙,都給我們帶來了更多沒辦法解決的問題,不過大爆炸理論很好給我們解釋了宇宙從誕生之後的演化過程。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

愛因斯坦在晚年一直試圖尋找出“大一統理論”,解決量子力學和相對論之間的矛盾,可是愛因斯坦並沒有成功,量子力學指出了很多問題,現在的量子力學已經統一了除了引力之外的三種基本作用力,可是在愛因身體的心中,量子力學始終都是一個不完善的理論。

量子的運動規律和宏觀宇宙中的物體運動規律完全不同,最好的例子就是不確定原理,如果微觀粒子的運動規律和宏觀宇宙一樣的話,拉普拉斯妖真的有可能存在,只要人類的計算機足夠發達,我們就可以推測出宇宙的過去,甚至根據現在宇宙中粒子的狀態,去推測宇宙的未來。

“拉普拉斯妖”——一個知道宇宙過去和未來的“惡魔”

可是宇宙中微觀粒子的運動具備不確定性,在量子力學中宇宙的本質就是不確定性,整個宇宙在不確定性中誕生,所以我們無法確定宇宙中發生的每一件事情,拉普拉斯妖自然也就不可能存在了,所以人類就算科技再怎麼發達,也不可能透過計算得到宇宙的未來。

不過愛因斯坦並不認同量子力學的宇宙觀,而是因為人類現在的理論不夠完善,才造成了一切都是不確定的假象。

你認為宇宙的本質是什麼?一切是確定的還是不確定的呢?

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