什么，拉普拉斯妖？能给宇宙算命？| 科学世界·特辑

“拉普拉斯妖”是什么？

牛顿力学和相对论认为，如果物体在某个瞬间的位置和速度确定的话，就可以通过数学公式的计算来准确预测未来发生的事情。从这一角度来看，未来发生的事情是由某一时点的状态和物理定律机械地决定的。也就是说，你明天将度过怎样的一天，或者你将如何过完一生也是已经决定好的。这种观点称为“决定论”。

随着牛顿力学的巨大成功，决定论的观点得到广泛普及。1814年，法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（1749～1827）提出一个假设：有这样一位智者，他能够知道宇宙在某一时点的所有初始条件并能够瞬间计算的话，就能准确预测宇宙的未来。

这一智者后来被称为“拉普拉斯妖”。

物理学“四大神兽”

在科学的历史上，有许多有趣的比喻，其中就有被称为“物理学四大神兽”的四个动物。它们分别是芝诺乌龟、拉普拉斯妖、麦克斯韦妖和薛定谔的猫。

在2025年第12期杂志中，我们为大家介绍了薛定谔的猫，感兴趣的读者可以回顾一下~

智慧不完整的人类需要“概率论”

然而，这只是“如果存在完全智慧”的假设。拉普拉斯认为，人类的智慧是不完整的，因此，人类事实上不可能完全掌握所有物体在某个瞬间的位置和速度。作为弥补人类智慧局限性的方法，拉普拉斯非常重视数学的“概率”。

拉普拉斯因极大发展了概率论而闻名。例如，他将概率论应用于行星运动的微小误差和人口统计中的出生率等方面，建立了处理现实生活中不确定事件的数学理论体系。这表明，即使不能完全预测未来，也可以利用概率来解决现实生活中的各种问题。

概率“预测未来”，统计“分析现实”

高中数学课通常都是把统计与概率放在一起“配对”讲解的，因此，我们很容易把两者混淆。统计与概率到底有什么区别呢？

统计是对现实世界中实际发生的事件，或生活在现实世界中的人类行为与特征等进行调查，并将其数值化，以数据的形式表现出来，再从数学上分析这些数据能够反映些什么。国家实施的各种调查、媒体进行的舆论调查、电视收视率、问卷调查的结果等都是统计的例子。

概率则是对尚未发生的未来事件，从数学上计算并预测各个事件发生的可能性。掷骰子与转轮盘的点数等是最具代表性的例子，有时也会根据统计结果来计算概率，如降水概率等。

​量子力学的出现否定了拉普拉斯妖

拉普拉斯妖的观点建立在“如果知道物体在某一时刻的位置和速度，就可以通过物理定律（数学公式）来确定其之后的状态”这一前提的基础上。虽然拉普拉斯本人认为由于“人类智慧”的局限性，这是不可能的，但宇宙未来是已经决定好的这一观点本身并没有动摇。

然而，进入20世纪后，有人提出“不可预测”不是人类智慧的问题，而是自然本质的世界观。这就是微观世界的物理定律——“量子力学”。

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