我們宇宙的未來是否早已註定,不確定性原理如何推翻拉普拉斯妖

2020-12-06 太空記

我們宇宙的未來是否早已註定,不確定性原理如何推翻拉普拉斯妖

冥冥之中自有定數,其實說的就是未來都是註定的,但這句話肯定是不科學的。我們宇宙的未來是否註定,不確定性原理推翻拉普拉斯妖。

我們之前講過拉普拉斯妖是一個著名的思想實驗,假設一個智者能夠掌握整個宇宙中每個粒子的瞬時位置和速度,可以預測未來任何時候的粒子狀態,也可以計算過去任何時候的粒子狀態,也就是一切都是註定的。而海森堡提出了著名的「不確定性原理」:這個理論意味著不能同時知道粒子的位置和速度。

粒子位置的不確定性必須大於或等於普朗克常數除以4 π,這表明微觀世界中的粒子行為與宏觀世界中的非常不同。此外,不確定性原則涉及許多深刻的哲學問題。在因果定律中,「如果確切地知道現在,你就能預見未來」,得到的不是結論,而是前提。原則上,我們現在不能知道所有的細節。該原理表明,微粒的某些物理量不能同時具有某些值。一個量越確定,另一個量就越不確定。

對於不同的情況,不確定性的內涵也是不同的。它可以是觀察者缺乏一定量的信息程度,一定量的測量誤差,或綜合相似準備系統的統計擴散值。1927年,維爾納·海森堡發表了一篇關於量子理論運動學和力學物理內涵的論文,對這一原理給出了最初的啟發式闡述,希望能成功地分析和表達簡單量子實驗的物理性質。所以這個原理也被稱為「海森堡測不準原理」。能量與時間、角動量與角度之間也存在類似的不確定性關係。

由於不確定性原理是量子力學的基礎理論,許多一般性實驗經常涉及到一些有關它的問題。一些實驗將專門研究這個原理或類似的原理。例如,在光譜學中,激發態的壽命是有限的。根據能量時間不確定性原理,激發態沒有確定的能量。每次衰變釋放的能量略有不同。也就是說,量子世界的精確性,甚至宇宙的宏觀非線性運動,都不是我們能夠掌握的,不確定性原理是必然事件。

相關焦點

  • 宇宙已註定,人類是程序嗎?測不準原理是如何幹掉拉普拉斯妖的?
    最直接的例子就是,我們能很準確地預測未來一段時間內天氣的變化,溫度的大小和颱風的走向。這裡大家可以試著,將我們的科學格局和視野放大到整個宇宙,我們是不是可以提出這樣一個猜想:假如存在著這樣一隻妖怪,它擁有足夠的計算力,它知道這個宇宙所有物質的運轉規律,知道每一個基本粒子的位置和速度,計算出了所有能量的流動,那麼這個妖怪會否能了解宇宙的所有過去和所有未來呢?
  • 拉普拉斯妖:未來早已註定,每個人都是機械宇宙的傀儡
    拉普拉斯信條是指假定如果有一個智能生物能確定從最大天體到最輕原子的運動的現時狀態,就能按照力學定律推算出整個宇宙的過去狀態和未來狀態。拉普拉斯信條的誕生放出了物理學界的四大神獸之一——拉普拉斯妖。拉普拉斯指出:我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去果以及未來的因。
  • 測不準原理完勝拉普拉斯妖,一切已註定
    我不知道你是否發現。在科學界,只要有足夠的數據支持,科學家就可以通過構建數學模型來預測事物的發展。最直接的例子是,我們可以準確地預測未來天氣的變化,溫度的大小和颱風的方向。
  • 拉普拉斯妖,能夠預測宇宙未來的「智者」,是否真的存在
    拉普拉斯妖,能夠預測宇宙未來的「智者」,是否真的存在什麼是拉普拉斯妖,這位能夠預測宇宙未來的「智者」是否真的存在呢?拉普拉斯妖是一個著名的思想實驗,由法國學者拉普拉斯於1814年首次提出。值得一提的是,在最初的敘述中,拉普拉斯沒有使用「妖」一詞,而是使用了「智者」。基於經典力學,拉普拉斯假設一個智者能夠掌握整個宇宙中每個粒子的瞬時位置和速度。根據牛頓力學定律,他可以預測未來任何時候的粒子狀態,也可以計算過去任何時候的粒子狀態。為什麼會有這樣的決定論?在18世紀,人們沒有研究微觀世界。在日常生活中,牛頓力學是世界聞名的!
  • 科學界的四大神獸:壓在科學家頭上的拉普拉斯妖是如何被推翻的
    今天我們要和大家聊一聊科學界的四大神獸,拉普拉斯妖。很多人沒聽過這個名字,但是對於它的理論大家應該都或多或少地接觸過,因為它是基於傳統力學,我們理解起來也非常容易。世界萬物一切早已註定拉普拉斯妖其實就是法國數學家拉普拉斯提出的一個假設實驗,拉普拉斯妖引發了很多人的思考,甚至可以說顛覆了一些科學家思想,也是決定論的重要體現。
  • 拉普拉斯妖,通過牛頓公式推算萬物,最終敗倒在誰的腳下?
    這就是拉普拉斯妖於人腦的碰撞。雖然拉普拉斯妖以失敗告終,但仍不能改變它對物理界的影響。19世紀初,一個想像的生命智慧體拉普拉斯妖誕生於皮艾爾.西蒙.拉普拉斯手中,拉普拉斯妖與其說是神獸還不如說是魔鬼,他神通廣大無所不知,無所不曉。只要他樂意他就可以知道宇宙中的任何一件事情。
  • 宇宙並不是一成不變的,存在的不確定性,消滅了「拉普拉斯妖」
    筆者:三體-小遙隨著科學技術的不斷發展,人們擁有更加先進的儀器支持,我們除了可以預測未來幾天的氣象變化之外,還能夠對天體的運行規律進行測算。於是有觀點認為,如果未來出現一種可以預測所有事物發展方向的儀器,是不是就可以認為宇宙是被提前編排好的呢?
  • 能預知宇宙未來的拉普拉斯妖,真的是量子力學的終結者?
    一位叫做皮埃爾·西蒙·拉普拉斯的數學家,是拿破崙的內政部長,他根據牛頓定律以及概率學,創造了一個名為「拉普拉斯」的妖怪,這個妖怪能夠洞察宇宙中的一切,能夠知曉過去,同時也能夠預知未來,這就意味著「拉普拉斯妖」將會是量子力學的終結者。
  • 數學大師,宇宙中的惡魔拉普拉斯妖
    拉普拉斯妖"是著名的物理學四大神獸之一,另外三隻分別是:薛丁格的貓、芝諾的烏龜、麥克斯韋的妖精。"我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。如果一個智者能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置,假如他也能夠對這些數據進行分析,那宇宙裡最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。
  • Oh My God,原來是一個這樣的拉普拉斯,宇宙中的惡魔拉普拉斯妖
    「拉普拉斯妖」是著名的物理學四大神獸之一,另外三隻分別是:薛丁格的貓、芝諾的烏龜、麥克斯韋的妖精。「我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。如果一個智者能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置,假如他也能夠對這些數據進行分析,那宇宙裡最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。對於這智者來說沒有事物會是含糊的,而未來只會像過去般出現在他面前。」拉普拉斯這裡所說的「智者」即後人所謂的「拉普拉斯妖」或「拉普拉斯的惡魔」。
  • 拉普拉斯妖:通曉宇宙一切,深知過去未來,最終被量子力學終結!
    在研究天體問題的過程中,他創造和發展了許多數學的方法,以他的名字命名的拉普拉斯變換、拉普拉斯定理和拉普拉斯方程,在科學技術的各個領域有著廣泛的應用。其實最初拉普拉斯妖的擬態是一個智者,並非是妖。拉普拉斯提出這個假想的原文是:我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。
  • 科學與假說:拉普拉斯妖
    我們知道三個粒子的當前運動狀態,以及三個粒子之間的相互作用關係,那麼我們就可以計算出三個粒子的運動軌跡和狀態變化。從而我們可以知道三個粒子接下來會發生什麼,以及它們過去發生了什麼,我們說粒子的過去和未來都是註定的。此時,我們將粒子數量調整四個,這使得計算變的更加複雜了,但是我們仍然可以計算出粒子的過去和未來,此時我們仍然說粒子的過去和未來是註定的。
  • 物理四大神獸之拉普拉斯妖,控制宇宙命脈?看科學界怎麼說
    之前我們介紹了物理四大神獸芝諾的龜和麥克斯韋的妖,一個控制時間進入邏輯怪圈,一個控制能量流向。如果說芝諾的龜和麥克斯韋的妖只是單方面的控制,那接下來的拉普拉斯的妖一定會讓你感到詭異,因為拉普拉斯的妖控制的將會是任何事物的過去和未來,是不是不敢相信?那什麼是拉普拉斯的妖呢?
  • 物理四神獸——拉普拉斯的妖
    但是,最開始的時候無論你怎麼滴入這滴墨水,最終都能達到這樣的狀態,或者說,如果已知一個充分混合後的墨水狀態,通過時間反演,我們無法得到最開始的狀態。這個過程也存在信息的損失。以上的結論基於一個經典的宇宙觀,即宇宙是閉合的。而根據目前的觀測,我們的宇宙是一個開放的宇宙,也就是說熵+信息的總量是隨著時間增加的,所以根據現在的信息不能完整的預測未來的信息。
  • 我們的世界究竟是不是被模擬出來的,拉普拉斯妖存在麼?
    這位智者就是拉普拉斯妖,隨著熱力學,量子力學的發展,人們知道僅僅掌握牛頓力學是不足以構建整個宇宙的。 我們修改一下拉普拉斯妖的概念,一臺計算機,知道宇宙所有信息,掌握宇宙的全部規律,那它就能知曉過去,預測未來,並創造一個新的世界。
  • 我們本可以預知未來,為什麼卻被限制了能力?
    這人就是科學決定論的先驅,法國科學家皮埃爾·西蒙·拉普拉斯,他曾表述過有一個很出名的觀點,就是如果能知道宇宙中所有粒子在某一個時間區間內的位置和速度,我們就可以計算出它們曾經以及將來的時刻的行動。這種思想一直是科學的中心教條。只是,在實踐起來的時候,這種能力受到方程的複雜以及它們混沌的屬性幹擾。
  • 拉普拉斯妖真實存在嗎?100多年後,牛頓的觀點終於被認可
    是類似於「惡魔」的存在,它們能夠準確的了解宇宙中每一個原子位置和信息,從而對所有發生和未發生的事件進行演示,對宇宙中的一切了如指掌。人們為這種想像中的智慧生命體起了一個名字——拉普拉斯妖,聽起來就十分恐怖,科學家們試圖驗證相關觀點。即便人們並不希望拉普拉斯妖真實存在,因為這意味著我們所做的一切都是徒勞的,命運也真實存在。然而宇宙巨大的尺度卻向我們表明,一切皆有可能。
  • 評四大神獸之拉普拉斯妖
    第十屆量化投資國際峰會報名須知拉普拉斯妖
  • 拉普拉斯妖是個什麼鬼?
    這種樂觀的情緒籠罩著整個19世紀,催生出各種建基於「positive」(確定的、積極的、正面的、求實的)的「實證主義」(positivism)。偶然沒有容身之所,上帝的寶座上盤踞著「拉普拉斯妖」(Démon de Laplace)——一隻洞悉一切的決定論怪物。
  • 推理筆記之拉普拉斯妖:只要有足夠的數據,就能計算出未來
    今天為大家帶來了一部推理方面的一部電影,這部電影的名字叫做《推理筆記之拉普拉斯妖》,下面讓我們一起先來看一下這部電影的簡介。推理筆記之拉普拉斯妖:只要有足夠的數據,就能計算出未來。南洋大學的數學天才少女夏早安(陳都靈飾演)因一場換心手術後,被捲入了疑似器官買賣和蓄意殺人的懸案之中。