经典力学里的神兽

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　　在科学这座圣殿里，没有蛮横的神兽，只有驯服的宠物。它们亦正亦邪，既给聪明的科学家带来困扰，也给企图进化成神的人类指明了道路。

　　拉普拉斯兽

　　出生日期：1814年

　　主人：拉普拉斯

　　门派：经典力学

　　能力：善推演，能知万物

　　19世纪初，整个物理世界晴空万里，牛顿带来万物光明，匍匐在老爵爷门下的拉普拉斯宣称，当下的客观世界是过去的果和未来的因。这世间存在一种神兽，它神通广大、无所不知。只要它愿意动动手指和眼睛，记录下某一刻它能知道宇宙中每个原子确切的位置和动量，就能用牛顿的简洁公式，瞬间算出宇宙的过去与未来。

　　这就是大名鼎鼎的谛听神兽拉普拉斯，善推演，能知万物。

　　拉普拉斯的基本理论是，了解物质前一刻的运动状态，就可以推出下一刻的运动状态，把整个宇宙的每一个粒子的运动状态确定以后，就可以推出下一刻的运动状态。

　　拉普拉斯是经典力学在19世纪最厉害的马前卒，他吸纳毕达哥拉斯“万物皆数”之力，结合天体力学、概率论等思想精华，创造了宏观经典力学的守护神兽拉普拉斯兽。

　　沉睡在威斯敏斯特大教堂里的祖师爷牛顿高兴得合不拢嘴。因为，这说明自己亲手建立的经典物理学帝国坚不可摧，无所不能。可大部分的人类却没有这么高兴，如果人类的所有命运都已经被拉普拉斯妖算得清清楚楚，那我们还有什么活头?必须得早点弄死它才行。

　　不出一百年，热力学和量子力学等新理论对其万箭齐发，以物理学家开尔文以及量子力学的海森堡开始联手围剿，这只无所不能的拉普拉斯妖最终一命呜呼，和前面那只千年老乌龟相比，可以算是夭折在了襁褓里。

　　19世纪，建立在不可逆基础上的热力学大行其道，这让以可逆性作为基石的拉普拉斯妖元气大伤。20世纪，困扰人类长达百年的双缝干涉实验成功证明因果律在微观世界彻底失效，而海森堡的测不准原理也说明再厉害的神兽也无法看清微观世界的全部面貌。

　　更悲伤的是，即使拉普拉斯妖已经彻底死掉，不厚道的人类也不愿给这个短命的神兽留下最后的尊严。因为，由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普朗克长度所需要的时间计算得来，拉普拉斯妖的算力上限已被证实约为10120比特，如此以来，那惊人的算力也不可能在物理帝国存在。

　　思想实质：宇宙由固定不变的“物理法则”支配，知道宇宙中一个确切条件，利用“物理法则”就能推算出宇宙事件的整个过程。

　　现实困境：量子不确定性。在量子力学中，由于在一定条件下，一些力学量只能处在它的本征态上，所表现出来的值是分立的，因此在不同的时间测量，就有可能得到不同的值，就会出现不确定值，也就是说，当你测量它时，可能得到这个值，可能得到那个值，得到的值是不确定的。只有在这个力学量的本征态上测量它,才能得到确切的值。

　　结 语

　　拉普拉斯兽大约在庞加莱时代就被混沌效应的引入给推翻了，再加上后来的海森堡的临门一脚，拉普拉斯兽已经逃回威斯特敏斯特教堂为爵爷守灵了。

　　在科学这座庄严的殿堂里，没有蛮横的神兽，只有被驯服的宠物。

　　来源：量子学派微信公众号(ID：quantumschool)，作者：李海芯，有删减。

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