拉普拉斯妖與薛丁格的貓

2021-01-17 大割割


今天看了一個電影,推理筆記裡介紹了一隻拉普拉斯妖:南洋大學數學系的高等生堅信命運決定論,並用大數據AI技術(各種數據爬蟲啊、word2vec、BP等算法都用上來了,這樣很討理工科的興趣),計算出賽車手的死亡概率是74.21%。不僅如此,他還製造了巧合(利用人的心理,利用圖書管理員去殺賽車手,因為圖書管理員有要把女主送到普林斯頓的迫切心情),使該概率達到100%。而這個賽車手的心臟正是女主角換心需要的。


所以這個拉普拉斯妖是什麼?從百度上查看,拉普拉斯提出過,已知存在一個神明,熟知宇宙所有粒子的位置和動量,並通過公式對這些數據進行分析,能夠準確預測一切未來。世人把這個稱之為,拉普拉斯妖。


有資料說拉普拉斯妖與量子力學的測不準原理違背,而且這個決定論太扎眼,因此被當成笑話對待了。而且事實上在拉普拉斯的時代(19世紀),雖然拉布拉斯的科學地位如日中天,也不是所有人都認可這個理論的。


但是,從很多角度來看,現在的AI和大數據的應用,多少就有點是在預測未來。比如:熟知宇宙所有粒子的位置和動量(數據的完備性和數據的獲取能力,以及存儲能力),並通過公式對這些數據進行分析(模型的構建)。只不過預測的程度是用概率來呈現。


說到這,我覺得非決定論其實跟拉普拉斯妖也不算完全矛盾的。拉普拉斯妖是100%的確定論者,量子力學更多用概率(以及測不準原理,即不可能同時「測量」位置和動量。「測量」這個詞語,在拉普拉斯妖的支持者們看來,本身應該客觀的,即是存在的。如果測不準,說明你主觀或者工具有問題。雖然主觀或「測量」可能會改變之前的客觀狀態,所以你觀察到的「測量」可能是假的,可能是不客觀的。舉一個觀察會改變測量結果的例子:比如,你是一個銀行分行領導,你想考察一下支行容貌是否達標,但是當你過去觀察時,你就已經改變了支行的狀態,可能已經影響了你的「測量」。但拉普拉斯妖認為是客觀的,不隨你是否觀察「測量」而改變)來描述物體以及物體的運動。概率的值域是在0和1之間的,也就是小於等於100%,這算是弱拉普拉斯妖了。拉普拉斯妖算是一個理想模型,即一件事的概率是100%。


除了拉普拉斯妖之外,還有一隻很神奇的動物,就是薛丁格的貓。薛丁格的貓是反對拉布拉斯妖(100%預測)的有力武器。薛貓的理論認為,你面對一個黑箱,無法準確知道裡面是什麼狀態(貓是死是活),只能猜測貓有50%概率是死的,50%概率是活的。直到你打開黑箱,看到貓的狀態為止。但我覺得,薛丁格的貓算是拉普拉斯妖的兒子吧,或者說是一種不幹預狀態(初始化)。如果人為的去幹預,也可以把一件事情做到100%。比如,如果你想看到(預測)貓是死的,那麼你就連盒子帶貓都丟到火堆裡(這是很極端的做法了);如果你想看到的(預測)的貓是活的,那麼就往黑盒裡注入對貓無害的解毒劑。


所以現在想想,大數據預測,給的只是一種未被幹預的可能性(概率)。比如我們給客戶價值名單排序,如果業務同事主動去幹預(發揮主觀能動性去營銷),那麼未來(給的名單的客戶價值的排序的概率)是會被改變的,也會是有效果的。所以主觀能動性也非常重要。當然,這不是說預測重要,其實恰恰是預測,給了方向。那麼就更可以大膽去發揮主觀能動性了。


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    今天我們來聊一聊拉普拉斯妖。(文章最後有我個人對文章重點的總結,趕時間的話可以直接跳到最後面看總結。)網上有物理學四大神獸的調侃,它們分別是薛丁格的貓、芝諾龜、麥克斯韋妖和拉普拉斯妖。薛丁格的貓我很久之前就已經和大家聊過了,前兩篇又和大家聊了芝諾龜和麥克斯韋妖,而今天拉普拉斯妖這篇文章算是對四大神獸的一個收尾啦。
  • 除了「薛丁格的貓」,物理學四大神獸還有誰?
    不出一百年,熱力學和量子力學等新理論對其萬箭齊發,以物理學家開爾文以及量子力學的海森堡開始聯手圍剿,這隻無所不能的拉普拉斯妖最終一命嗚呼,和前面那隻千年老烏龜相比,可以算是夭折在了襁褓裡。19世紀,建立在不可逆基礎上的熱力學大行其道,這讓以可逆性作為基石的拉普拉斯妖元氣大傷。
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    第一個故事:薛丁格的貓上世紀八十年代某個紅極一時的樂隊有首標題為「恐懼之淚」的歌曲中,有一句歌詞是「薛丁格的貓死在了這個世界」,所以大家都知道薛丁格的貓最終還是死了!這個問題在於一個經典實驗,將微觀的粒子疊加態轉移到了宏觀,而且薛丁格的貓到現在也沒有一個正解。
  • 【物理科普】物理學界的四大神獸,芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛丁格的貓.
    物理學上有四大神獸,芝諾的烏龜,拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛丁格的貓。分別對應著微積分、經典力學、熱力學第二定律和量子力學。這四大神獸並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。這四大神獸亦正亦邪,它既給聰明的科學家帶來困擾,也給企圖進化成神的人類指明了道路。
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    02「拉普拉斯妖」說到拉普拉斯,就不得不提到「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。
  • 除了薛丁格的貓,物理學的其他三神獸是何,科學家搞定它們了嗎?
    愛因斯坦是「c位」,薛丁格在第三排,位置正好和愛因斯坦對應。這些人對物理學乃至全人類的社會進步,都做出了傑出貢獻。但科學從來都不是一帆風順的,他們起初提出的一些理論是不能夠被其他物理學家普遍接受的,甚至攻擊他們的理論是悖論,無法解釋。這也導致了物理學界有了「四大神獸」,每一個神獸的背後,都是一個看似無法解釋的理論,引起了無數物理學家的探索。
  • 物理學四大神獸,除了薛丁格的貓,你還知道幾個
    物理學有四大神獸,除了我們基本都聽說過的薛丁格的貓,其他三個分別是芝諾的烏龜,拉普拉斯獸,麥克斯韋妖。它們有什麼不同?為什麼我們要稱它們為物理學四大神獸,下面我按照時間順序給大家講一下。拉普拉斯這裡所說的「智者」就是我們所講的拉普拉斯獸。麥克斯韋妖,出生日期為1871年,主人是麥克斯韋,所屬門派為熱力學,神通是逆轉時空。除了一些民科以外,接受過現代科學教育的人都知道「永動機」是不可能實現的。但是在19世紀之前,無數的頂尖科學家都沉迷在永動機的世界裡不可自拔。
  • Oh My God,原來是這樣的數學大師,宇宙中的惡魔拉普拉斯妖
    以他的姓氏命名的變換、定理、方程等更是數不勝數:拉普拉斯展開、拉普拉斯變換、拉普拉斯定理、拉普拉斯方程、拉普拉斯算子、拉普拉斯函數、拉普拉斯積分、拉普拉斯分布、拉普拉斯向量等。。。拉普拉斯在研究天體問題的過程中,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。
  • 物理學「四大神獸」:除了薛丁格的貓,另外三個是什麼?
    (2)薛丁格的貓於是,量子力學奠基人之一的薛丁格提出了這樣的一個思想實驗。在一個密閉的箱子中,放置一塊放射性物質,如果它發生衰變,由此產生的粒子將會觸發蓋革計器放電,通過繼電器釋放出鐵錘,鐵錘掉下來砸破毒藥瓶,引發箱子內的貓死亡。如果放射性物質沒有衰變,箱子內的貓仍然是活著的。
  • 科學史上的兩隻妖和一隻貓
    比如說,有這樣的兩隻妖和一隻貓。01 拉普拉斯妖拉普拉斯妖是法國數學家拉普拉斯在19世紀初提出的一個假設。這隻妖知道宇宙中每個原子的確切位置和動量,在當時經典力學的知識框架下,通過牛頓定律就能了解宇宙發展的整個過程。也就是說,他了解宇宙中過去、現在和未來任意時刻的狀態。這樣的存在,與其說是一隻妖,還不如說就是全知全能的上帝。
  • 物理學上的四大「神獸」,除了薛丁格的貓,你還知道哪幾個?
    1、薛丁格的貓 在四大神獸中,薛丁格的貓是人們最為熟知的。薛丁格的貓是物理學家薛丁格提出的一個思想實驗,將一隻貓關在裝有少許鐳和氰化物的密閉容器裡。在這個實驗中,鐳的衰變是存在機率的,如果鐳發生衰變,就會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會被毒死。而如果鐳不發生衰變,貓就不會被毒死。根據量子力學理論,由於放射性的鐳處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,貓就理應處於死貓和活貓的疊加狀態。這隻既死又活的貓就是所謂的「薛丁格貓」。
  • 物理四神獸——拉普拉斯的妖
    拉普拉斯的妖也是一個著名的思想實驗,最早是法國學者Pierre-Simon Laplace在1814提出的。
  • 掌控未來的妖怪——拉普拉斯妖
    法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯於1814年提出一種科學假設:宇宙中存在著這樣一種「惡魔」,此惡魔能夠清晰地知道宇宙中每個原子確切的位置和動量,且能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。    拉普拉斯堅信決定論,他在他的概述論導論部分寫道:「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。
  • 關於拉普拉斯妖,你了解多少?
    在了解拉普拉斯妖錢,我們得先了解拉普拉斯。1812年發表了重要的《概率分析理論》一書,在該書中總結了當時整個概率論的研究,論述了概率在選舉審判調查、氣象等方面的應用,導入「拉普拉斯變換」等。他是決定論的支持者,提出了拉普拉斯妖。
  • 物理學「四大神獸」:除了又死又活的貓,還有扭轉宇宙結局的妖
    (2)薛丁格的貓於是,量子力學奠基人之一的薛丁格提出了這樣的一個思想實驗。在一個密閉的箱子中,放置一塊放射性物質,如果它發生衰變,由此產生的粒子將會觸發蓋革計器放電,通過繼電器釋放出鐵錘,鐵錘掉下來砸破毒藥瓶,引發箱子內的貓死亡。如果放射性物質沒有衰變,箱子內的貓仍然是活著的。
  • 科學與假說:拉普拉斯妖
    在這種背景下,法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯於1814年提出的一種科學假設:有一個「智者」,此「智者」知道宇宙中每個原子確切的位置和動量,能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。「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。
  • 薛丁格的貓,不僅僅是一個科學問題?甚至引發了哲學思考
    物理中存在四大聖獸,不管是芝諾悖論產生的龜,還是永動機推動而來的麥克斯韋妖,抑或是背靠經典理論而出現的拉普拉斯妖,都隨著科學的發展銷聲匿跡。雖然前三隻神獸背後的猜想帶來的科學精神值得後人尊敬,其中的故事也頗具傳奇色彩,而且有趣。