拉普拉斯妖，混沌，整体论

knismooth

    好吧，准确的说是因为无聊和个人习惯，所以决定写这么一篇杂谈，来聊聊这段时间对世界的认识。说这段时间，是因为我对世界的认识总是在变化，而每当变化到一定程度上的时候，我就会把他写下来，总结一下。
    那么接下来就解释一下题目，并以此为线索说阐述一下我的思考。不过在说之前有一个大前提必须提出来，接下来我所说到的东西，全都是基于我个人理解的东西，主观的，片面的，甚至非科学的。我没有学过混沌数学，没有学过量子论，也没有对我的观点做过任何科学的论证，仅仅是从一个思考实验的角度去想象，去理解，单纯的思考产物而已。
    拉普拉斯妖，这个假设来自于拉普拉斯决定论。拉普拉斯决定论中说，对于任何事物，如果知道了他的初始速度和受力关系，那么就能推定出它任意一个时刻的运动状态。由此引申，如果有一种智慧体，他知道世界某一时刻（或者是初始时刻）的所有东西的状态，那么他就能推断出世界在任意一个时刻的状态，未来是可以预知的，过去是可以回溯的。这个理论非常著名，但是仅仅存在了很短的时间就被推翻了，因为他是建立在牛顿三定律上的宏观物理学假说。对于牛顿三定律，爱因斯坦的相对论已经证明了其中的错误。
    但是拉普拉斯真的错了吗？拉普拉斯只是将这个理论建立在了错误的基础上，牛三定律过于宏观，根本算不上是对世界某一时刻所有状态的掌握。如果他的理论是建立在量子级别上的呢？如果拉普拉斯妖掌握了某一时刻所有基础粒子的状态，那结果又会怎么样呢？我原来产生过一个类似的想法，如果一台计算机拥有一种极其强悍的运算能力，那么我们将宇宙本初时刻的所有粒子状态输入其中，从big bang开始重新推演。那么很可能它会制造出一个与我们现在的世界完全一样的虚拟世界，只不过时间刻度不同，而对于虚拟世界中的人来说，我们就属于未来。反过来说，我们会不会也只是某台超级计算机中的模拟数据呢？
    我曾经抱着这个疑问去了果壳，不过被人用色盲悖论做了一个驴头不对马嘴的回答。实际上现阶段正确的回答是：NO。根据海森堡不确定性原理，我们不可能同时确定粒子的位置和动量，这代表根本没有一种智慧体能掌握任何一颗粒子的状态，更别说某一时刻的所有粒子，这从根本上否定了拉普拉斯决定论。
    不过这万中还是有一的，这个一便来自于物理学家使用的工具————混沌数学。对于自然科学长期的发展，科学家们所关注的东西越来越复杂，制约条件不再是那么完整。这时候，一个问题的特解对于科学家们来说，只是一个偶然的情况，更多的情况下找到的只是一个近似解，而同时找到近似解明显要比找到特解来的效率。在这样的前提下，就诞生了混沌数学，一种对有序系统产生的无序表象的描述工具。在动力学几何（在我看来这是混沌数学的基础，或者说原型）描述中有一个很经典的说明例子，猪和蘑菇，这个例子被用于解释动力学几何意义所在。假设我们有一片蘑菇园，里面养了几头猪。猪会吃蘑菇，吃了蘑菇会长大下崽，蘑菇也会自己增殖。对于传统的数学观念，就是找到一个公式，精确地描述某一时刻猪与蘑菇的数量，然后推断出某一特定时刻的猪与蘑菇的数量。而动力学几何通过描述猪的数量与蘑菇数量的关系，大概描述出猪的数量不会多于多少头，少于多少头，蘑菇也是。这种方法让我们不需要关系很多细节，就能得到对某一问题特征的一个描述，从而解决问题。那么，如果粒子的动量是猪，位置是蘑菇的话，海森堡不确定性原理则给出了一个同样的描述，他们的乘积不会小于一个数值（那个著名的不等式），但是我们不可能同时得知它们具体的数值。好像说到这里都一直在讲拉普拉斯妖为什么不存在，而没
有讲那万中之一得存在可能性。其实在一开始就已经说了，混沌数学只是一种在不求出特解的情况下可以描述一个混沌系统的工具，实际上那个能准确描述粒子状态的特解是存在的，只不过找不到。这就是那万中之一的可能性，而这个可能性究竟有多低，就要扯一下描述混沌数学的另一个例子，水滴实验。
    假设有一个水龙头，完全自然地在往下滴水，通过反复测量可以得到一些规律，当三次间隔时间为0.89,0.95,1.22（仅仅是为了说明问题，数字是瞎编的）时，那么第四次时间间隔一定是0.87。似乎光凭这一点我们很容易得出一个结论，水龙头滴水的规律是可以被掌握的，因为由知道三次间隔可以推出第四次间隔来说，我们可以延伸到推出第n次间隔。事实上却不是这样，因为测量时带来的误差，我们做推算时可能对第四次时间间隔的预测只能到0.9这个程度，而在继续推算中这个误差被一步步放大，最后得出的第n次时间间隔恐怕会与真实值大相径庭。这个现象被称为初值敏感依赖性，既俗称的蝴蝶效应。在这个实验的基础上，可以得出另一个结论，就是当我们能毫无误差地测量三次时间间隔的时候，第四次的时间间隔一定能被准确的预测出来，继而推算的第n次也一定是准确的。这也就是前面说的万中之一得可能性，而想要准确测量一次时间间隔用仪器显然是不可能的，因为它是一个无理数。能描述无理数的东西只有数学公式（而不是数本身，π就是个例子，π被计算的位数再多也只是一个有理数，真正的无理数π是用公式表达的），而想要找到这个公式，难度等同于用仪器测量出一次准确值，因为没有准确值永远无法完全校准公式参数，换言之就是不可能。
    当然，就算这么否定拉普拉斯妖，还是有一个委曲求全的办法。那就是牺牲精度的预测，如果我们用六位精度测出了前三次间隔，a、b、c，并且通过长期观察，一次计算的精度损失不会超过一位小数，那么我们就能断言第四次时间间隔一定是一个五位精度小数d。是不是觉得这个结果似曾相识？海森堡不确定性原理，第四次时间间隔将会于d-d+0.00001之间，约为d。看似这个结果没什么用，但是能为我们解释很多有趣的事情。比如薛定谔的猫，属于某一种元素的每一个粒子，因为初始状态带来的误差，衰变时间将不尽相同。通过一种舍弃精度的预测，我们可以预言，某个集合内的某一粒子，将于半衰期x2的时间内完全衰变。那么半衰期内究竟他衰变没有呢？因为初始误差的原因，我们无从得知，所以这个系统是混沌的，无规律的，我们无法断言，无法预测，所以猫就处在了一种即使死的又是活的的状态。当你打开盒子观察猫的时候，猫会从叠加状态恢复到单一状态是因为人的观察修正了误差，让精度又恢复到了能够判断粒子是否衰变的水平上。换言之就是，当我们能完全掌握某个粒子的初始状态的时候，猫的死活永远是确定的，当然前面已经说过这是不可能的。同样双缝实验的观察者效应也能这么解释。当然，石头门中关于世界线变动以及世界收束的描述也可以用这个解释，有兴趣的话再另说。
    最后说说整体论，不管在别的地方怎么定义，在我这里指的是中国人从古至今的一种对待事物的态度。严格的说这不属于科学，甚至是反科学，但不是伪科学。整体论是中国人不格物致知的一个究极表现，与当代科学精神背道而驰。中医，风水学，这一类便是整体论的大成。我先举个例子，说明一下整体论的一个整体印象。假如隔壁王奶奶加有一台电视机，这电视机经常出毛病，会显示不出东西。王奶奶有一个绝招，那就是右上角45°，一敲包好。所以王奶奶有一个认识，就是右上角45°敲一下电视，能让他正常工作，这就是整体论，王奶奶从来不用关心究竟电视是出了什么毛病。与之相对的格物致知，则是王奶奶家的孙子小王是上了电工学校回来的，知道怎么维修电视。这一次电视再不正常的时候，他就拆了电视，发现里面有一个焊点松了，重新焊接以后电视又能正常工作了。对于小王来说，他摸清了电视结构，找到了问题根本原因，并解决了它。这里并不是说谁优谁劣，只是两种思维方式而已。如果电视上松了的不是焊点，而是一个插头，王奶奶的45°绝技一次性敲紧了插头，那么王奶奶也一次就修好了电视，跟小王做得事情实际上是一样的。
    整体论的一个特点就是，不关心细节，直接通过一些特征来描述问题。是不是感觉这个特点有些耳熟？动力学几何。正是这样，整体论通过在一个混沌系统上找到一些特征，从而描述一个问题。而中医，玄学这样的东西，便是一次舍去精度的预测，我们不知道感冒的时候喝了板蓝根究竟会有怎样的药物动力学原理，只是可以预测在喝下板蓝根之后，感冒的几率会下降，至于下降多少，我们无从得知。开个玩笑就是我们可以做一个薛定谔的板蓝根假说，当薛定谔喝下板蓝根之后，在板蓝根的药效内，这个人将会处于会得感冒和不会得感冒的叠加状态下。
    说道这里，基本上也就阐述完了我现在对世界的认识，想要预测未来是可能的，只不过要以牺牲精度为代价。
    但是作为一个程序员，我更愿意相信拉普拉斯妖是存在的，因为计算机中，误差是可以被严密的逻辑回避的。同时整体论依然是我最讨厌的理论，没有之一，中医，不过是有意无意的骗子而已。

一生痴梦

无限………

C.Rumia

基本看不明白我还是太弱了…

lious

不愧是程序员卡尔！看了以后又充满了崇敬之心！
我也很相信一切都是可以被测量的，精度是可以被解释的，直到··········不是我的膝盖中了一箭，而是看到一个一个发射光子它还会自己干涉自己然后在屏幕后面形成那深浅不一的线条为止············
我也很想拆了量子力学这个有些地方就跟跳大神一样难懂的理论，因为我觉得有些地方简直就是唯心一样，月亮在我们看它是存不存在？量子力学告诉我们此时因为观测者的消失，所以波函数云云···········结果就是如果我们在无限的时间内不去看月亮，那月亮真的要没了·························虽然那时按照自然寿命月亮都可以毁灭个几十亿次了··················但是它们是对的，因为它们的确可以解决问题，嗯，就是王奶奶的那一掌了·············
所以，我不怎么信那一套，在用的时候和考试的时候除外。
说了这么多好像还是和卡尔前辈的观点一样，相信世界可以被测量只是我们不愿意付出这么大的代价而已············说不定，卡尔还真是我命中注定的偶像了··········

hosinokoe

仪器的精度问题

Judge_Light

刚刚母上打电话说要找中医开药让我增肥的时候我才说过类似的话呢…-_-||

Satori觉

量子力学的话，爱因斯坦终身不愿意去肯定，这也代表了人类有意无意对未来的一种态度。
海森堡的不确定原理的出现，确实是物理学世上乃至是科学史上的转折点，并完全因为他发现了一种“不确定关系”是确实无法确立的，而是他第一次让人去思考，人类所不可知--不可确定的事物，是否是真正不确定的。作为观测者，除了感官的局限性之外，因为处于特定时空内的，特定维度内或者因为特定物质组合带来的思维局限性，让习惯了揭示宇宙规律的“上帝之子”们第一次感到迷茫和绝望。
没错，非确定认知并不干扰量子力学的实用性，或者说，简单的现象→现象映射真的很实用，至少没有任何需要追求形式“真理”的必要，甚至于对于真理本身存在与否都与其概念性或实用性毫无意义，而这似乎也符合物料科学的本身出发点..但只要对于以逻辑为基础或必须进行形式辨析的学科来说，最终因为形式的高阶统一性而使得物料本身趋于同源也是必然的..所谓超弦，也就因此成为无法证明的形式假说。不过，以人类的心态，只要它能够将其映射到某些现象到并保证前后两大现象的合理性不就可以了。越是抱着追求归一的事物越是徒劳，最终在二律背反中依傍着自己的经验寻找安慰自己的解释，也就如此了..
不确定性绝非完全因为计算的误差，而是因为那个永远认知不到边的认知极限。而整体论，则是现象→现象映射的基本形式，后面的科学，也不过是因为可以用某种方式解释前面的事物，而名为“现在的真理”而已。
不相信现象...会去相信逻辑么？人类引以为豪而演绎和归纳体系早就被怀疑论冲刷的体无完肤。演绎之间，你怎么证明因果联系？无数哲学家都倒在这个问题的脚下。也有无数科学家们，放弃探求，继续向黑暗中前进。
“人类从黑暗中来，又最终寻觅回黑暗。”纵然科学的悲观论始终存在而且随着时间的发展越来越被淡忘和印证，但我依旧怀着一点作为“人类”的希望，希望莲子，真的能给我们带来“超统一物理学”吧~

qscrgn3659

诶，现代的唯心主义哲学，是真正的完完全全符合逻辑的，让人彻底绝望的哲学。

占星者卡德加

在最初得到万物较为精确的速度和位置后我们可以较为精确的预言接下来所会发生的一切，但是随着时间的推移，预言的精确度会出现难以遏制的巨大偏差，结果预言必定是变成了像废话一样。在一段时间过后，A事件的发生概率差不多是0.51±0.49，几乎就是在告诉我们预言就是笑话，你所能做的只是估计一下差不多的概率罢了。偏差值增大到这种程度或许会花费一年，或许就是半天的事，但这并不重要，重要的是它反映了一个宇宙所固有的很不错的性质：未来永远是不确定的。
海森堡的不确定性原理宣判了机械论的死刑，并成为了未来充满着无限可能这一论断最为有力的注脚。未来的样子由我们的当下的行为所改变，随着时间的推移当初我们的努力的效果将被难以估量的放大，为此此时的努力便有了意义：为了改变，甚至是塑造自己所期待的未来的样子。预测的精度因为这个宇宙的法则将不得不被牺牲，这就意味着无限的可能，以及预言的效用的极大降低，也就是预言的失败。作为一个像我这样的年轻的中二病，我更愿意接受拉普拉斯妖被量子力学否决的现状，未来因为自己的现在而改变的感觉让我感觉到那种只属于中二病的希望啊！

占星者卡德加

再说整体论，中国古代人们几乎只看重结果，的确这里也感觉这种思路和科学背道而驰。科学在于对于未知的一切的探索，对于万物运行原理的好奇，以及对于“真实”“可被验证”的绝对追求。整体论把过程全都丢掉了，导致中国三千年积累下来的大量二级结论被西方世界300年对于原理的探索完全压制了，因为原理可以带来无数建立在坚实的根基上的推论，但是二级结论却不行，因为中国古代的思路基本都停留在了现象上了，连推广都做的很少。这种感觉就好像是基因工程和杂交育种的差别。这也解释了为什么世界最大的种子公司是孟山都而不是农科院。我们花了2000年时间杂交使得优良性状集中在一起，而基因工程师们只是把你植物控制优良性状的基因采集并集中导入细胞，单倍体育种一下都是纯合子了，只要两年就可以做出比你二千年更好的种子，并在市场的竞争中将你击败。
所以整体论我也完全不喜欢呢