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細思“極恐”的“拉普拉斯妖”,人類科學征途的陣痛

作者:趣聊科學先知

科學的進步總是伴随着幻想和神學,從希臘神話和盤古開天地,到近現代對各種未解之謎的猜想和幻想,都在闡述着人類探索宇宙和生命的熱愛和渴望。

細思“極恐”的“拉普拉斯妖”,人類科學征途的陣痛

科技突破總是一件困難的事,是以在文學作品中、科學文獻中不乏各種奇思妙想,今天我們談的“拉普拉斯妖”,就是其中之一。

宇宙充滿了神秘和未知,在地球上渺小的人們,總是對無法預測的未來充滿無限的幻想。

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弱小的人類,局限在賴以生存的地球之上,是以對自己的處境充滿了擔憂和渴望。科學家對實體和生命科學的研究不斷增加,他們發現,未來是多不可控,貌似随機的宇宙萬物,卻可能充滿了人類尚未發現的規律和規則。

是以,人們對于控制未來的渴望卻日益高漲,有人提出宇宙中是否有個“偉大的神”,用各種人類想不到的方法操控着整個宇宙的運作?科學家也不斷思考,宇宙中是否真有這樣一種能夠洞察一切,且能預知未來的生物呢?

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1814年,法國數學家pierr-simonlapras提出了一項科學假設:在宇宙中存在這樣一種“惡魔”,這個惡魔能夠清楚地知道宇宙中每個原子的确切位置和動量,并且能夠用牛頓定律來展示宇宙事件的整個過程、過去以及未來。

出于對這種決定論的堅定信念,拉普拉斯在其著作的概論開篇中寫道:“我們可以将宇宙的現狀看作它過去的果實、以及未來的原因。

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聰明人若能知道某一時刻所有自然運動的力和所有自然組成的物體的位置,假如他也能分析這些資料,那麼宇宙中最大的物體到最小粒子的運動都會被包含在一個簡單的公式裡。

對聰明人來說,沒有什麼事情是模糊的,未來隻會像過去一樣出現在他面前。這個猜想就是後代人稱之為拉普拉斯的“智者”,也就是拉普拉斯妖。

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科學家們普遍認為,這種猜想無疑是令人恐懼的。試想,如果真有這樣一種對過去、未來都有了解的可怕生物,那麽我們每一個人的一生,都是在一開始,甚至還沒有開始的時候,就已經注定了。命運似乎就像中國古代算命一樣,是一個無法改變的軌道。

幸運的是,科學在不斷的證明和證僞過程中發展。在拉普拉斯之後,現代量子力學的出現和研究解釋,使拉普拉斯妖的理論基礎受到了更多的質疑。

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粒子實體學家、神學家 johnpolkinghorne指出,即使在牛頓力學範疇下,由于電子位置的不确定性,電子與其他分子碰撞50次(大約0.1毫微秒内)氣态氧分子的位置也是無效的,也就是說理論上掌控所有物質的發生和發展是幾乎不可能的。

化學家 robert ulanowicz在著作《growth and development》(1986出版)中,提出了實體學不可逆過程、熵、及熱力學第二定律,這一發現使“拉普拉斯妖”成為不可能。

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拉普拉斯妖的可能性建立在經典力學發生發展可逆過程之上,而熱力學理論則指出,現實的實體過程是不可逆的,或者在某種程度上是不可逆的。

此外,人們對拉普拉斯妖分析資料的能力提出了一個有趣的極限。這一極限是由宇宙最大熵、光速、以及傳輸資訊穿過普朗克長度所需的時間,大約10^120。在宇宙誕生以來的時間範圍之内,似乎不可能有比這個數字更多的資料。

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從那以後,拉普拉斯妖這個科學假設,就宣告被徹底證僞,實作這一證明是科學的進步,同樣也是人類的幸運。宇宙中的規律确實存在,但是一種神學的思維是不能左右人類的發展的,物質的世界,可能也存在無形的意識,但是不會有“偉大的神”,來操作我們。你們認為呢?

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