Демон Лапласа - Laplace's demon
В истории науки , демон Лапласа был заметным опубликован артикуляцию причинного детерминизма на научной основе по Лаплас в 1814 Согласно детерминизма, если кто - то (демон) знает точное местоположение и импульс каждого атома во Вселенной , подразумеваются их прошлые и будущие ценности в любой момент времени; их можно вычислить по законам классической механики .
Желание подтвердить или опровергнуть демона Лапласа сыграло жизненно важную мотивирующую роль в последующем развитии статистической термодинамики , первом из нескольких отказов, разработанных более поздними поколениями физиков до предположения о причинной детерминированности, на котором возведен демон Лапласа.
английский перевод
Мы можем рассматривать нынешнее состояние вселенной как следствие ее прошлого и причину ее будущего. Интеллект, который в определенный момент знал бы все силы, приводящие в движение природу, и все положения всех элементов, из которых состоит природа, если бы этот интеллект был также достаточно обширен, чтобы представить эти данные для анализа, он бы объединил в единой формуле движения величайших тел вселенной и мельчайшего атома; для такого интеллекта ничто не было бы неопределенным, и будущее, как и прошлое, предстало бы перед его глазами.
- Пьер Симон Лаплас, Философское эссе о вероятностях.
Этот интеллект часто называют демоном Лапласа (а иногда и Суперменом Лапласа после Ганса Райхенбаха ). Сам Лаплас не использовал слово «демон», которое было позже приукрашиванием. В переводе на английский выше он просто имел в виду : «Une Intelligence ... Rien ne serait in specific pour elle, et l'avenir, com le passé, serait présent à ses yeux». Эта идея, по-видимому, была широко распространена примерно в то время, когда Лаплас впервые выразил ее в 1773 году, особенно во Франции. Вариации можно найти у Мопертюи (1756 г.), Николя де Кондорсе (1768 г.), барона Д'Гольбаха (1770 г.), а также недатированный фрагмент в архивах Дидро . Недавние исследования предполагают, что образ сверхмощного расчетливого интеллекта также был предложен Роджером Джозефом Босковичем в его Theoriaphilusphiae naturalis 1758 года .
Аргументы против демона Лапласа
Термодинамическая необратимость
По словам инженера-химика Роберта Улановича в его книге 1986 года « Рост и развитие » демон Лапласа положил конец развитию в начале 19 века концепций необратимости , энтропии и второго закона термодинамики . Другими словами, демон Лапласа был основан на предпосылке обратимости и классической механике; однако Уланович указывает, что многие термодинамические процессы необратимы, так что, если термодинамические величины считать чисто физическими, то такой демон невозможен, поскольку невозможно восстановить прошлые положения и импульсы из текущего состояния.
Термодинамика максимальной энтропии придерживается совершенно иной точки зрения, считая, что термодинамические переменные имеют статистическую основу, отдельную от детерминированной микроскопической физики. Однако эта теория встретила критику относительно ее способности делать предсказания относительно физики; ряд физиков и математиков, в том числе Иван Веленик с математического факультета Женевского университета , указали, что термодинамика максимальной энтропии по существу описывает наши знания о системе, но не описывает саму систему.
Квантовая механическая необратимость
Из-за своего канонического предположения о детерминированности демон Лапласа несовместим с копенгагенской интерпретацией , которая предусматривает неопределенность . Интерпретация квантовой механики все еще очень открыты для дискуссий и есть много людей , которые принимают противоположные точки зрения (например, в интерпретации многих миров и де Бройля-Бома интерпретации ).
Теория хаоса
Теорию хаоса иногда называют противоречием демону Лапласа: она описывает, как детерминированная система, тем не менее, может демонстрировать поведение, которое невозможно предсказать: как в эффекте бабочки , незначительные отклонения между начальными условиями двух систем могут привести к серьезным различиям. Хотя это объясняет непредсказуемость в практических случаях, применение его к случаю Лапласа сомнительно: согласно строгой гипотезе демона все детали известны - с бесконечной точностью - и, следовательно, вариации в начальных условиях отсутствуют. Иными словами: теория хаоса применима, когда знание системы несовершенно }}, тогда как демон Лапласа предполагает совершенное знание системы, поэтому теория хаоса и демон Лапласа фактически совместимы друг с другом.
Канторовская диагонализация
В 2008 году Дэвид Вольперт использовал диагонализацию Кантора, чтобы опровергнуть демона Лапласа. Он сделал это, предположив, что демон - это вычислительное устройство, и показал, что никакие два таких устройства не могут полностью предсказывать друг друга. Статья Вольперта была процитирована в 2014 году в статье Йозефа Рукавички, где представлен значительно более простой аргумент, который опровергает демона Лапласа, использующего машины Тьюринга, при условии свободы воли.
Недавние просмотры
Недавно был предложен предел вычислительной мощности Вселенной, то есть способность демона Лапласа обрабатывать бесконечное количество информации. Предел основан на максимальной энтропии Вселенной, скорости света и минимальном количестве времени, необходимом для перемещения информации по планковской длине , и было показано, что это число составляет около 10 120 бит. Соответственно, все, что требует большего количества данных, не может быть вычислено за время, прошедшее до сих пор во Вселенной.