拉普拉斯妖——一个知道宇宙过去和未来的“恶魔”

综述

中国古代似乎对四这个数字情有独钟，有“沉鱼”“落雁”“闭月”“羞花”四大美女，有造纸术、指南针、印刷术、火药四大发明，也有青龙、朱雀、白虎、玄武四大神兽。

奇妙的是，在物理学界也有着四大神兽的存在，只是关于它们的解释显然要费解许多。

比如，量子力学的薛定谔的猫，空间无限分割的芝诺的乌龟，还有可以控制粒子运动状态的麦克斯韦妖，不过这些“神兽的能力”看似对于普通人来说都没有什么用处。

然而我们今天介绍的这只大概应该是无数人梦寐以求的一种神兽，它竟然通晓宇宙还具有预言的功能，它便是拉普拉斯妖。

拉普拉斯的求学之旅

拉普拉斯妖当然是法国一位科学界的奇才，拉普拉斯创造出来的神物。

他出生于十八世纪中期，天生就对数学十分敏感，再加上大学遇到了两位当时名声响亮的两位数学教授，他们用自己的热情进一步带动了拉普拉斯的兴趣，使得拉普拉斯成为了后来数学界的一颗明星。

在十八岁的时候，拉普拉斯拿着大学老师的推荐信只身来到巴黎，想要与达朗贝尔见上一面，但当时他还是一个名不见经传的小人物，而拉朗贝尔已经小有成就，所以遭到了拒绝。

并没有灰心的拉普拉斯决定向他寄去一篇自己撰写的有关力学的论文。

不得不承认达朗贝尔确实感到了一丝惊艳，但是当他前去应约，发现对面这是个“小屁孩”的时候，他再次产生了怀疑。为了故意刁难拉普拉斯，他特地丢了一本厚厚的数学书，里面全是晦涩难懂的公式和定理，并让拉普拉斯学完后再来找他。

可是短短几天之内，拉普拉斯就再次找到自己并表示已经读完了，达朗贝尔表示怀疑，随手写了几道相关的问题，没想到他竟然快速准确的回答了出来。

达朗贝尔又甩了几道略显复杂的题目，仅仅一个晚上的时候，拉普拉斯就兴冲冲带着正确答案来赴约了。

才华得到了证明，达朗贝尔也开始重视拉普拉斯起来，正式将他带在自己身边悉心培育。

年少成才

22岁的时候，拉普拉斯向法国科学院递交了第一篇论文，那是一个关于拉格朗日求最大最小曲率问题的证明演算过程，时隔四个月，这篇论文就被翻译成了拉丁文在发表在了一本数学杂志中，并且他的第二篇关于微分方程的论文也横空出世。

短短两年的事件，拉普拉斯已经得到了法国科学院的提名，不过他也连续两年与科学院会员的名额失之交臂，这让其导师产生了一种油然的失望之情。

好在功夫不负有心人，第三年拉普拉斯成功入选，并且凭借着他高质量以及高产的论文打破了科学院招募会员的历史记录，贡献值几乎已经达到了前列水平。

拉普拉斯妖的真正现世还是在拉普拉斯62岁的时候，他出版了一本《概率论》的著作，并且提出了“拉普拉斯妖”的概念。

拉普拉斯妖

我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。如果一个智者能知道某一刻所有自然运动的力和所有自然构成的物件的位置，假如他也能够对这些数据进行分析，那宇宙里最大的物体到最小的粒子的运动都会包含在一条简单公式中。对于这智者来说没有事物会是含糊的，而未来只会像过去般出现在他面前。

拉普拉斯妖究竟是什么呢？概括来说，这是拉普拉斯虚拟出来的一种概念，在设定上，它了解世界上所有原子的位置和动量，利用牛顿定律，它还能够推演出宇宙各种事件的前因后果，甚至预知到未来轨迹。

简而言之，拉普拉斯认为世界上任何事情的发生都拥有前因后果，也就是一种行为在某种环境下，必然会导致某种结果。

所以只要知道了事件的基本信息（原子的位置以及动量），以及推演的方法（牛顿定律），那么所有事物的未来走向都十分清晰了，这种理论从哲学上来看被称为是决定论。

举个例子来说，如果你推倒了多米诺骨牌的第一张牌，那么后面一连串所有的牌都会挨个倒去，这也就意味着，你做的每一个行为，都对应了后面所发生的每一件事情。

放在宇宙中，就好像是一个巨大的机械联锁装置，每个零件都是一个开关，都拥有自己的一套运行规律，圆环是否会发生偏移，小球是否会掉出轨道，这些都是一环扣一环，在开启触发开关的那一瞬间就已经决定了其命运。

这过程不过发生任何意外，甚至连人类的生老病死都被写在了时刻表里。

拉普拉斯妖的提出在当时引起了巨大的轰动，我们也能够想象得到，如果人类掌握了足够的信息，得到了运行规律，推演出了一系列未来事件，这是一件多么可怕的事情。不过后来出现的量子力学，直接撼动了拉普拉斯妖的存在。

既然拉普拉斯妖坚信一切都是存在固定因果的，那么也就意味着我们完全可以利用逆向思维从结果得到起因，然而站在热力学的角度，许多物理的过程都是不可逆的，出现了冲突，这种概念也就成为了泡影。

结语

要像一台精密的仪器一样一丝不差的运行，总需要对各个部分进行精准把控，甚至还需要定期的校准修复，不然一旦有丝毫的偏差，机器就可能会出现罢工的情况。

然而万事万物之间充满了未知和不确定性，即便是天气预报也常常会有不准确的时候，面对这些，拉普拉斯妖还能这么从容镇定吗？