拉普拉斯妖：未来早已注定，每个人都是机械宇宙的傀儡

1687年牛顿发表了滴睢错赡《自然哲学的数学原理》，这是第一次科学革命的集大成之作,被认为是古往今来最伟大的科学著作，这眺螗熨膣本书标志着牛顿经典力学体系的建立，预示着科学时代的到来。而这本书也阐释了牛顿的宇宙观，牛顿认为世界就好像一个钟表，当钟表师傅完成装配之后，将钟表上发条，接著钟表会自行运作，师傅不会再过问。

牛顿的宇宙观，也被称为机械宇宙观。在这个世界里，上帝在完成创造万物以後，退居幕后，不过问世事，而人类可以凭藉其理性发掘世界的自然规律。所以牛顿一直也就认为宇宙存在第一推动力，他是这样说的: “一切物体开始运动必有第一推动力,那就是造物主”。也就是上帝（第一推动力）给整个宇宙上好发条之后，整个宇宙就开始自行运转。第一推动力帮助牛顿解决了“太阳系如何形成”、“地球何以会绕太阳运转”这些问题。

拉普拉斯是天体力学的主要奠基人、天体演化学的创立者之一，他还是分析概率论的创始人，因此可以说他是应用数学的先驱。

拉普拉斯比牛顿更为极端，牛顿还认为宇宙存在第一推动力，而拉普拉斯则认为世间万物（包括人类、社会）都逃不过确定的物理定律的掌控，所以也就不存在什么上帝，世间万物都是按照其既有规律来运动发展，所以他认为宇宙不存在什么上帝。

所以拉普拉斯就要着重解决宇宙形成问题,所以他写下了《宇宙体系论》和《天体力学》两书，“天体力学”这个词就是诞生于此。拉普拉斯认为太阳系是从一团原始星云中形成的。原始星云由于运动和质点的相互吸引而形成原始火球，原始火球进一步收缩，并且由于吸引和排斥的综合作用,逐渐分化形成太阳系各行星，最后构成了 现在的太阳系。

他对太阳系的特点进行推算，深刻地解释了太阳系各行星的运动和轨道，他还把牛顿的万有引力定律应用到整个太阳系。他的学说充满了数学和力学理论,很具有说服力，逐渐为科学界所承认。星云学说带来了宇宙观的变革，它指出宇宙是在自然界自身运动中发展产生的，将上帝驱逐出宇宙。

所以当拿破仑问拉普拉斯为什么他的学说中没有上帝时，拉普拉斯就自豪地说：“我不需要那个假设”。

正是因为拉普拉斯利用数学解释天体星辰都取得了成功，拉普拉斯更加深信机械宇宙观，所以后来提出了拉普拉斯信条，也被称为决定论。

拉普拉斯信条是指假定如果有一个智能生物能确定从最大天体到最轻原子的运动的现时状态，就能按照力学定律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态。

这个智者就是拉普拉斯妖，拉普拉斯妖是基于经典力学可逆过程而诞生的。可逆性是指时间反演，即过程按相反的顺序进行。在经典力学的运动方程中，把时间参量 t换成-t，就意味着过程按相反的顺序历经原来的一切状态，最后回到初始状态。

正是因为基于力学过程的可逆性，所以拉普拉斯妖才可以做到没有什么事情可以难倒他，他也没有什么事情是模糊的，一切都是可知的，未来只会像过去一样出现在他眼前！

克劳修斯在 1854 年的随笔《关于热的力学理论的第二基础定理的一个修正形式》提出了新的物理量来解释这种现象，,1865 年正式命名为熵,以符号S表示。

克劳修斯从热机的效率出发，认识到正转变（功转变成热量）可以自发进行，而负转变（热量转变成功）作为正转变的逆过程却不能自发进行。负转变的发生需要同时有一个正转变伴随发生，并且正转变的能量要大于负转变，这实际是意味着自然界中的正转变是无法复原的。

而到了20世纪初，海森堡提出了不确定性原理，拉普拉斯妖被测地消灭，在说海森堡的测不准原理之前，我们先来科普一下普朗克常数，普朗克常数是在量子物理学中非常重要的一个自然常数，也是一个物理常数，可以说在描述量子（一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子，是能量的最小单位）大小方面具有非常重要的地位，是德国的著名物理学家和量子学的创始人马克斯.普朗克 1900 发现的。

大家看得懂这张图吗

海森堡指出，要想测量粒子的位置和速度，最好是用光照到一个粒子上的方式来测量，一部分光波被此粒子散射开来，由此指明其位置。但不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离更小的程度，所以为了精确测定粒子的位置，必须用短波长的光。

所以总结来说，你选择以确定电子位置的实验本身，就导致了你无法对电子的动量进行精密的测量！玻尔为首哥本哈根派认为，这一测不准原理是自然界固有的不确定性导致的！

量子力学告诉我们，物理量都是有不确定性的，不可能无误差地精确测量。而后来的混沌理论更是把拉普拉斯妖击杀的粉碎，说起混沌原理，大家应该都知道蝴蝶效应。

混沌现象是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动，一个确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定性、不可重复、不可预测，这就是混沌现象。

天体轨道模

所以拉普拉斯妖的存在被彻底否定，拉普拉斯妖之所以会存在，是因为当时大家把经典力学奉为圣经，而拉普拉斯将经典力学运用到天体之上，都没有任何偏差错漏，所以拉普拉斯就坚定认为宇宙当中所有的变化就将包含在一条简单的公式当中。

也正是因为拉普拉斯成功将经典力学推广到了天体之上，所以才会深信他的决定论。

拉普拉斯妖的妖被击杀也说明了整个宇宙充满着太多的未知与不可测。倘若拉普拉斯妖是存在的，那这个世界也太可怕了：你我的行为全部都可以通过计算得出，我们的命运也全都被物理定律+初始条件严格的定出了，没有什么会是计算之外的，那人生还有什么乐趣可言呢？

科学正是在一一点一滴的试错中不断发展和积累，真理从来不会是一蹴而就的。