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第 14 节 拉普拉斯妖宇宙要如何打破自己的宿命（第1页）

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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（Laplacesdemon），逆熵之魔麦克斯韦妖（Maxwellsdemon），亦生亦死的薛定谔的猫（Schrodingerscat）和无法超越的芝诺乌龟（Zenosparadox:Achillesandthetortoise）。

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-SimonLaplace）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

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。

前一个部分，关于物理过程反演的猜想很快就被人发现是行不通的，因为在反演过程中拉普拉斯妖无法解决物理过程中信息熵的丢失问题。

在清水中混沌扩散的墨水

简单打个比方，假如我们有一百瓶清水，然后向其中都滴入相同数量的同种墨水，等待足够长时间之后，它们都会变成一模一样的一百瓶均匀混合的稀释墨水。

但是这一百瓶墨水的混合过程肯定是完全不同的，这里面包含了无数分子随机的运动和相互作用的混沌过程，但是我们肯定无法从最终相同的结果反演出这些不同的混合过程，因为在墨水分子和水分子互相混合的过程中，整个系统的熵降低了，有无数的信息熵也随之丢失掉了，我们无法通过反演来找回这些丢失的信息熵。

这样的类似的例子我们可以举出很多，因此我们很容易否定假想的第一部分命题。

那么，后一部分的命题是否成立呢？

我们能不能通过某个系统现在的状态，计算出其未来任意时刻的状态呢？

从经典物理学角度来看，似乎是可行的。

因为只要有足够的信息，一切物理过程都是可以从初始状态推算得知其结果的，理论上我们只要掌握了足够充足的信息，就能完全预测一个系统的未来演化。

比如我们抛投一个硬币，这看起来似乎是随机的，但是如果我们彻底掌握了这个抛投系统的全部信息，比如硬币的每个分子的位置，周围环境每个空气分子的位置和状态，抛投者所有神经活动和肌肉运动的状态等等，总之只要掌握了这个系统中所有相关事物的初始状态，那么我们理论上完全应该可以计算出每次抛投硬币的掉落的结果，不会有任何偏差。

从更微观的角度来理解，既然我们能从任何一个粒子的初始状态推算得到其未来任意时刻的状态，也能从任何一个封闭的粒子系统的初始状态通过推演得到整个系统未来任意时刻的状态。

哪在放到宏观角度来看，如果我们能完全掌握一个粒子的未来状态，其实宇宙也不过就是更多粒子的集合而已，那么整个宇宙未来的状态自然也是可以预测的。

如果从这个角度出发，那么如果拉普拉斯妖真的得知了宇宙的某一刻的全部信息，理论上它就可以得知未来任意时刻整个宇宙的全部状态。

这包含了哪里会诞生恒星和星系，哪个行星会诞生出生命以及整个宇宙未来要发生的一切事件，甚至包括你明天早餐会吃什么或者你下一秒会想什么等等。

你可能觉得这也没什么，反正并不存在这么强大的妖兽，所以也不会有人得知未来的一切。

但问题没有那么简单。

我们把宇宙的状态推想到一个极端情况，比如宇宙刚刚诞生的时候，那时候宇宙可能还只是一个奇点而已，信息量也非常少，所以理论上拉普拉斯妖可以通过这个奇点的全部信息就能推算出宇宙的全部未来历史，直到宇宙终结之前的全部状态。

这是不是就有点可怕了？

难道一个宇宙一诞生，它所包含的一切演化过程就已经全部注定了吗？

包括产生多少星系团、星系、恒星系统，会产生多少生命、文明……

无数的故事就在宇宙奇点出现的时候就全部注定了？

这只我们假设出来的拥有无比强大智慧的拉普拉斯妖，它其实代表的就是经典物理学带给我们一种决定论式的宇宙观，一种宿命论的宇宙哲学：宇宙作为一个物理系统，其一切演化过程其实早在诞生之时就已注定，我们所将要经历的未来只不过是在宿命的轨道上按照命运的剧本早就安排好的故事而已。

听闻这种宇宙宿命论不禁会让人感到一种万般无奈的颓丧感，这似乎消解了我们对未来的一切幻想，也消解了我们在生活所有奋斗和付出努力的意义感。

在一切都早已注定的感觉支配下，似乎我们任何未来想法和行为都是早就写好在宇宙剧本里的，那我们努力生活的意义究竟是什么呢？难道我们的生活就是像看早已拍好的电视剧一样，只需要坐着等着播出下一集而已吗？

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