Demon Laplace'a
W historii nauki demon Laplace'a był godną uwagi opublikowaną artykulacją determinizmu przyczynowego na podstawie naukowej przez Pierre-Simona Laplace'a w 1814 r. Zgodnie z determinizmem, jeśli ktoś (demon) zna dokładne położenie i pęd każdego atomu we wszechświecie , pociąga to za sobą ich przeszłe i przyszłe wartości w dowolnym czasie; można je obliczyć z praw mechaniki klasycznej .
Odkrycia i teorie z następnych dziesięcioleci sugerują, że niektóre elementy oryginalnego pisma Laplace'a są błędne lub niezgodne z naszym wszechświatem. Na przykład nieodwracalne procesy w termodynamice sugerują, że „demon” Laplace'a nie mógł zrekonstruować przeszłych pozycji i pędów ze stanu obecnego.
angielskie tłumaczenie
Możemy uważać obecny stan wszechświata za skutek jego przeszłości i przyczynę jego przyszłości. Intelekt, który w pewnym momencie znałby wszystkie siły wprawiające przyrodę w ruch i wszystkie położenia wszystkich elementów, z których składa się przyroda, gdyby ten intelekt był również wystarczająco rozległy, aby poddać te dane analizie, obejmowałby w jednej formule ruchy największych ciał wszechświata i najmniejszych atomów; dla takiego intelektu nic nie byłoby niepewne, a przyszłość, podobnie jak przeszłość, byłaby obecna przed jego oczami.
- Pierre Simon Laplace, Filozoficzny esej o prawdopodobieństwie
Ten intelekt jest często określany jako demon Laplace'a (a czasem Superman Laplace'a , za Hansem Reichenbachem ). Sam Laplace nie użył słowa „demon”, które było późniejszą ozdobą. Jak przetłumaczono na język angielski powyżej, po prostu odniósł się do: „Une Intelligence… Rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux”. Wydaje się, że idea ta była szeroko rozpowszechniona mniej więcej w czasie, gdy Laplace po raz pierwszy wyraził ją w 1773 r., Szczególnie we Francji. Wariacje można znaleźć w Maupertuis (1756), Nicolas de Condorcet (1768), Baron D'Holbach (1770) oraz niedatowany fragment w archiwach Diderota . Niedawne badania sugerują, że obraz superpotężnej inteligencji obliczeniowej został również zaproponowany przez Rogera Josepha Boscovicha w jego Theoria philosophiae naturalis z 1758 roku .
Argumenty przeciwko demonowi Laplace'a
Nieodwracalność termodynamiczna
Według inżyniera chemika Roberta Ulanowicza w jego książce Growth and Development z 1986 roku demon Laplace'a dobiegł końca wraz z rozwojem koncepcji nieodwracalności , entropii i drugiej zasady termodynamiki na początku XIX wieku . Innymi słowy, demon Laplace'a opierał się na założeniu odwracalności i mechanika klasyczna; Ulanowicz zwraca jednak uwagę, że wiele procesów termodynamicznych jest nieodwracalnych, więc jeśli wielkości termodynamiczne są traktowane jako czysto fizyczne, to żaden taki demon nie jest możliwy, ponieważ nie można by zrekonstruować przeszłych pozycji i pędów ze stanu obecnego.
Termodynamika maksymalnej entropii przyjmuje zupełnie inny pogląd, uznając, że zmienne termodynamiczne mają podstawę statystyczną odrębną od deterministycznej fizyki mikroskopowej. Jednak teoria ta spotkała się z krytyką dotyczącą jej zdolności do przewidywania fizyki; wielu fizyków i matematyków, w tym Yvan Velenik z Wydziału Matematyki Uniwersytetu Genewskiego , zwróciło uwagę, że termodynamika maksymalnej entropii zasadniczo opisuje naszą wiedzę o systemie, ale nie opisuje samego systemu.
Mechaniczna nieodwracalność kwantowa
Ze względu na kanoniczne założenie o determinizmie , demon Laplace'a jest nie do pogodzenia z interpretacją kopenhaską , która zakłada nieokreśloność . Interpretacja mechaniki kwantowej jest nadal bardzo otwarta na debatę i jest wielu, którzy przyjmują przeciwne poglądy (takie jak interpretacja wielu światów i interpretacja de Broglie-Bohm ).
Teoria chaosu
Teoria chaosu jest czasami wskazywana jako sprzeczność z demonem Laplace'a: opisuje, w jaki sposób system deterministyczny może mimo to wykazywać zachowanie, którego nie można przewidzieć: jak w przypadku efektu motyla , niewielkie różnice między warunkami początkowymi dwóch systemów mogą skutkować dużymi różnicami. Chociaż wyjaśnia to nieprzewidywalność w praktycznych przypadkach, zastosowanie jej do przypadku Laplace'a jest wątpliwe: zgodnie z hipotezą ścisłego demona wszystkie szczegóły są znane - z nieskończoną precyzją - a zatem zmiany warunków początkowych nie istnieją. Innymi słowy: teoria chaosu ma zastosowanie, gdy wiedza o systemie jest niedoskonała, podczas gdy demon Laplace'a zakłada doskonałą znajomość systemu, dlatego zmienność prowadząca do chaosu w teorii chaosu i niezmienność wiedzy o świecie, którą posiada demon Laplace'a, są nieporównywalne .
Diagonalizacja Cantora
W 2008 roku David Wolpert użył diagonalizacji Cantora , aby zakwestionować ideę demona Laplace'a. Dokonał tego, zakładając, że demon jest urządzeniem obliczeniowym i wykazał, że żadne dwa takie urządzenia nie mogą całkowicie przewidzieć siebie nawzajem. Artykuł Wolperta był cytowany w 2014 roku w artykule Josefa Rukavicki, w którym przedstawiono znacznie prostszy argument obalający demona Laplace'a za pomocą maszyn Turinga, przy założeniu wolnej woli.
Dodatkowy kontekst
W pełnym kontekście demon Laplace'a, zgodnie z jego koncepcją, jest nieskończenie usuwany z ludzkiego umysłu i dlatego nigdy nie mógłby pomóc ludzkości w wysiłkach przewidywania:
Wszystkie te wysiłki w poszukiwaniu prawdy prowadzą [ludzki umysł] z powrotem do ogromnej inteligencji, o której właśnie wspomnieliśmy, ale od której zawsze pozostanie nieskończenie oddalony.
- Pierre Simon Laplace, Filozoficzny esej o prawdopodobieństwie
Mimo to angielski fizyk Stephen Hawking napisał w swojej książce „ Krótka historia czasu” , że „Laplace zasugerował, że powinien istnieć zbiór praw naukowych, które pozwoliłyby nam przewidzieć wszystko, co wydarzy się we wszechświecie”.
Podobnie w książce Jamesa Gleicka , Chaos , autor wydaje się łączyć demona Laplace'a z „marzeniem” o ludzkiej deterministycznej przewidywalności, a nawet stwierdza, że „Laplace wydaje się niemal błaznem w swoim optymizmie, ale większość współczesnej nauki realizuje jego marzenie” (str. 14).
Ostatnie wyświetlenia
Ostatnio zaproponowano ograniczenie mocy obliczeniowej wszechświata, czyli zdolności demona Laplace'a do przetwarzania nieskończonej ilości informacji. Limit opiera się na maksymalnej entropii wszechświata, prędkości światła i minimalnej ilości czasu potrzebnego do przeniesienia informacji na długość Plancka , a liczba ta wynosi około 10 120 bity. W związku z tym nic, co wymaga więcej niż ta ilość danych, nie może zostać obliczone w czasie, który upłynął do tej pory we wszechświecie. Prosty logiczny dowód niemożliwości pomysłu Laplace'a przedstawił w 2012 roku Iegor Reznikoff, który twierdzi, że demon nie może przewidzieć własnej przyszłej pamięci.