拉普拉斯妖:掌握所有原子的位置和动量,就能预知世间一切事物?

综述

科学永无止境,科学家们在提出了一系列震撼世界的精妙理论的同时,也提出了不少诡异的理论,这些理论虽然无法详细地将它们表述和解释出来,但是它们却时刻存在于我们的身边。

就比如,震惊物理学界的薛定谔的猫、芝诺的乌龟,以及我们今天要介绍的,能够探究宇宙真相并能预知未来的拉普拉斯妖。

拉普拉斯妖到底是什么

这个神秘的拉普拉斯妖到底是个什么东西呢?其实简单的来说,这个神秘的物种是被拉普拉斯虚幻出来的一种生物。

在定义上我们可以看到,这个所谓的拉普拉斯妖,可以了解现实世界存在的全部原子的位置和动量情况,而且根据牛顿定律,它还能对宇宙中的万事万物进行推算,从而预测未来。

也就是说,拉普拉斯妖就是能够了解事情前因后果的至高存在,只要某一行为发生了,那么它在某一时刻某一环境下,就必将会引发某种既定的后果。

所以,只要简单的了解了时间的基本信息,也就是原子的具体位置以及所产生的动量具体数值,在搭配用于计算的牛顿定律,那么之后将要发生的所有事情就清晰可见了,这一定律从哲学的角度上来看就是决定论

举例来讲,以多米诺骨牌为例,只要推倒了第一张牌,那么后面的所有牌都会应声倒下,还原到生活上来看,你的一举一动都会对未来造成不可挽回的重要影响。

放在宇宙中也同样适用,如果把宇宙比作一个连锁装置,那么其中的每一个零件都是一个开关,并且拥有着自己的行动规律,其中的零件是否会发生移动或偏转,这都是环环相扣的,当触发开关的一瞬间,其实就已经决定它未来的命运。

而这一理论的处在,也彻底点燃了当时物理界的热情,想象一下,只要人类掌握了足够多的信息,就有可能会预判未来,这将是多么可怕的存在。

那么这样的理论又是怎样创造出来的呢?这里我们就不得不提到一位天才人物,拉普拉斯了。

拉普拉斯妖的提出者

拉普拉斯是法国一名非常有名的物理学天才,他从小就展现出了对数学的惊人天赋。

先后有两位享誉世界的数学教授都对他青眼有加,也正是他们的悉心教导,才让拉普拉斯的天赋和能力没有被埋没,更为他之后成为数学界的新星奠定了良好的基础。

在拉普拉斯22岁时,他第一次像法国科学院递交了自己的论文,这片论文的内容非常简要,就是对拉格朗日求曲率问题的证明,可是在短短的四个月时间里,这篇论文就被翻译成拉丁文,并发表到了当地的一个非常有名,且含金量很高的杂志当中。

还没能这波热潮过去,拉普拉斯就再次发表了自己关于微分方程研究的论文。

也正是这两篇论文的横空出世,让法国科学院直接给予了拉普拉斯提名的至高荣耀,不过,很可惜的是,他连续两次失去了成为法国科学院会员的名额。

就在导师心灰意冷的时候,第三次的会员选举中拉普拉斯终于成功入选,并且以高质量高水平的论文直接到了当时会员的记录。

不过,这个震惊世界的拉普拉斯妖的诞生还是要追溯到拉普拉斯62岁那年发表的《概率论》巨作,也正是在这本书中,首次提出了拉普拉斯妖的理念。

拉普拉斯妖的意义

说到这里,可能还有许多人感到不解,这种被虚构出来的一种神物,究竟有什么意义呢?

拉普拉斯妖是拉普拉斯对于自己的宇宙观的一种阐述,他坚信宇宙中所有的一切都是已经提前规划好的,只要人类能够获得充足的数据,再匹配强大的计算和分析的能力,我们就有机会推测出宇宙的起源与未来的结果。

可是,随着科学的不断发展,人们渐渐意识到拉普拉斯妖是不可能存在的,因为在量子力学理论出现之后,海森堡便提出了令人惊叹的不定性原理,这个原理阐述的就是人类是无法同时知道原子的位置以及数据的。

当其中一个数据清晰准确的时候,另一个数据就会模糊不清,所以,微观世界与我们所处的宏观世界的理论和数据是完全不一样的,是不可能同日而语的。

宇宙与拉普拉斯妖

哈勃在后续的研究中发现,宇宙是在不断的膨胀和扩大,让宇宙大爆炸理论重现之后,爱因斯坦才提出了上帝是不掷骰子的这句话。

因为宇宙大爆炸论虽然能够较为完整的阐述宇宙的诞生于发展,却无法解决在爆炸发生之前,宇宙的具体情况是什么。

不过,尽管宇宙大爆炸论没有办法解决一些现存的问题,但仍然对人类对宇宙的研究做出了突出的贡献。可见,宇宙中的微观粒子的运动是不确定的,正是因为我们无法确定宇宙中每一件事情的存在,因此拉普拉斯妖的存在也就无法定义了。

结语

拉普拉斯妖的存在,也是科学家渴望掌握世界规律的美好祈愿,虽然在量子力学尚未萌芽之前,他们也并没有能力创造出这样的实物,但也可见那时人类对于探索宇宙万物运行规律的渴望。

可惜,自然就是如此玄妙,其间复杂根本无法通过简单的比喻、公式或者想象来诠释,正如同人类知道的越多,却越觉得自己更无知一样,走到这些理论的尽头,谁也不知道会是怎样的惊喜,等待着我们。

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页面更新:2024-04-22

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