第 14 节 拉普拉斯妖|宇宙要如何打破自己的宿命?(第1页)

我们的量子列车穿过平原,又越过了高山,这次我们将要前往访问的,是一座盘踞着传说中物理学神兽的巢穴。

在物理学世界里据说有四大神兽。

它们分别是无所不知的拉普拉斯兽(Laplace's demon),逆熵之魔麦克斯韦妖(Maxwell's demon),亦生亦死的薛定谔的猫(Schrodinger's cat)和无法超越的芝诺乌龟(Zeno's paradox: Achilles and the tortoise)。

在这之前,我们已经认识过可薛定谔的猫,也了解过了芝诺的乌龟,那么与量子物理最为相关的怪就只剩下著名的拉普拉斯神兽了(麦克斯韦妖主要是与热力学相关)。

所以我们这次要拜访的,就是这只大名鼎鼎的神兽,看看它和量子物理之间到底有什么纠葛渊源。

拉普拉斯神兽,或者说拉普拉斯妖的说法其实也是来源于一个著名的思想实验。

这个思想实验最早是由法国学者皮埃尔-西蒙·德·拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace)在 1814 提出的。

值得一提的是,在最原始的叙述中拉普拉斯并没有使用「妖」(demon)这个词而是用了「智者」(intellect)。

全知的拉普拉斯妖

全知的拉普拉斯妖

拉普拉斯妖的假说是基于传统的经典物理学原理而来的。

在研究经典力学的过程中,科学家们发现似乎任何的物理过程一旦我们了解其规律之后,根据时间平移对称性原理,我们似乎都可以准确预测它的全部演变过程,包括过去和未来。

所以这个思想实验其实分成两个部分,一个是从现在宇宙的状态出发,我们能不能逆向推算之前任意时刻的宇宙状态,这需要反演整个宇宙发生过的所有物理过程。

而另一个部分则是,我们能否通过现在宇宙的状态,正向推算未来宇宙在任意时刻的状态,这需要向前推算宇宙中所有物理过程的发展结果。

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