Laplaces demon - Laplaces demon - Wikipedia

Tento článek je o konceptu. Pro hru viz Laplace no Ma.

Francouzský učenec Pierre-Simon de Laplace (1749–1827)

V historie vědy, Laplaceův démon byla první publikovaná artikulace kauzální nebo vědecký determinismus tím, že Pierre-Simon Laplace v roce 1814.[1] Podle determinismu, pokud někdo (démon) ví přesně umístění a hybnost každého atomu ve vesmíru jsou zahrnuty jeho minulé a budoucí hodnoty pro daný čas; lze je vypočítat ze zákonů klasická mechanika.[2]

Touha potvrdit nebo vyvrátit Laplaceova démona hrála zásadní motivační roli[Citace je zapotřebí ] v následném vývoji statistik termodynamika, první z několika odmítnutí vyvinutých pozdějšími generacemi fyzici k předpokladu kauzální rozhodnosti, na kterém je vztyčen Laplaceův démon.

anglický překlad

Můžeme považovat současný stav vesmíru za účinek jeho minulosti a příčinu jeho budoucnosti. Intelekt, který by v určitém okamžiku znal všechny síly, které uvádějí přírodu do pohybu, a všechny polohy všech položek, z nichž se příroda skládá, kdyby byl tento intelekt také dostatečně velký na to, aby tyto údaje podrobil analýze, zahrnoval by do jediného vzorce pohyby největších těles vesmíru a pohyby nejmenšího atomu; protože takový intelekt by nebyl nejistý a budoucnost stejně jako minulost by byla přítomna před jeho očima.

— Pierre Simon Laplace, Filozofický esej o pravděpodobnostech[3]

Tento intelekt je často označován jako Laplaceův démon (a někdy Laplaceův Superman, po Hans Reichenbach ). Samotný Laplace nepoužíval slovo „démon“, což bylo pozdější ozdobou. Jak bylo přeloženo do angličtiny výše, jednoduše odkazoval na: „Une inteligence ... Rien ne serait inc certain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux.“ Zdá se, že Laplace nebyl první, kdo vyvolal jednoho takového démona, a nápadně podobné pasáže najdete desetiletí před Laplaceovým Essai philosophique v práci vědců, jako je Nicolas de Condorcet a Baron D'Holbach.[4] Zdá se však, že první, kdo nabídl obraz supervýkonné výpočetní inteligence, byl Roger Joseph Boscovich, jehož formulace principu determinismu v jeho 1758 Theoria philosophiae naturalis Ukázalo se, že je nejen dočasně před Laplaceovým, ale také - že je založeno na méně metafyzických principech a více zakořeněno a rozpracováno fyzickými předpoklady - že je přesnější, úplnější a komplexnější než Laplaceovo poněkud závorové prohlášení o doktríně.[5]

Argumenty proti Laplaceovu démonovi

Termodynamická nevratnost

Podle chemického inženýra Robert Ulanowicz, ve své knize z roku 1986 Růst a vývojLaplaceův démon se setkal s vývojem konceptů počátku 19. století nevratnost, entropie a druhý zákon termodynamiky. Jinými slovy, Laplaceův démon byl založen na premise reverzibilita a klasická mechanika; Ulanowicz však zdůrazňuje, že mnoho termodynamických procesů je nevratných, takže pokud jsou termodynamické veličiny považovány za čistě fyzikální, pak žádný takový démon není možný, protože nelze rekonstruovat minulé polohy a momenty ze současného stavu.

Maximální termodynamika entropie má velmi odlišný názor, protože termodynamické proměnné mají statistický základ, který je oddělen od deterministické mikroskopické fyziky.[6] Tato teorie se však setkala s kritikou ohledně své schopnosti předpovídat fyziku; řada fyziků a matematiků, včetně Yvana Velenika z katedry matematiky pro University of Geneva, poukázali na to, že maximální termodynamika entropie v zásadě popisuje naše znalosti o systému, ale nepopisuje samotný systém.[7]

Kvantová mechanická nevratnost

Vzhledem ke svému kanonickému předpokladu determinismus, Laplaceův démon není kompatibilní s Kodaňská interpretace, který stanoví neurčitost. Interpretace kvantové mechaniky je stále velmi otevřená diskusi a existuje mnoho lidí, kteří zaujímají opačné názory (například Mnoho světových interpretací a de Broglie – Bohmova interpretace ).[8]

Teorie chaosu

Teorie chaosu je někdy označováno jako rozpor s Laplaceovým démonem: popisuje, jak může deterministický systém přesto projevovat chování, které nelze předvídat: jako v efekt motýlích křídel, malé rozdíly mezi počátečními podmínkami dvou systémů mohou vést k velkým rozdílům.[9] I když to v praktických případech vysvětluje nepředvídatelnost, jeho použití v Laplaceově případě je sporné: pod přísnou hypotézou démona jsou všechny podrobnosti známy - s nekonečnou přesností - a proto rozdíly ve výchozích podmínkách neexistují. Jinými slovy: teorie chaosu je použitelná, když je znalost systému nedokonalá, zatímco Laplaceův démon předpokládá dokonalou znalost systému, proto jsou teorie chaosu a Laplaceův démon ve skutečnosti navzájem kompatibilní.

Cantorova diagonalizace

V roce 2008, David Wolpert použitý Cantorova diagonalizace vyvrátit Laplaceova démona. Udělal to tak, že předpokládal, že démon je výpočetní zařízení, a ukázal, že žádná z těchto zařízení se nemohou navzájem úplně předpovídat.[10][11] Wolpertův článek byl citován v roce 2014 v příspěvku Josefa Rukavické, kde je prezentován výrazně jednodušší argument, který vyvrací Laplaceova démona pomocí Turingových strojů, za předpokladu svobodné vůle.[12]

Chybné charakterizace Laplaceova démona

v James Gleick rezervovat, Chaos, zdá se, že autor spojuje Laplaceova démona se „snem“ pro lidskou deterministickou předvídatelnost, a dokonce uvádí, že „Laplace se ve svém optimismu jeví jako téměř kaštanový, ale většina moderní vědy si svůj sen plnila“ (str. 14).

V plném kontextu Laplaceovy eseje je jasné, že démon, jak byl pojat, je nekonečně odstraněn z lidské mysli, a tak by nikdy nemohl pomoci snahám lidstva o predikci:

Všechna tato úsilí při hledání pravdy mají tendenci vést [lidskou mysl] neustále zpět k obrovské inteligenci, kterou jsme právě zmínili, ale ze které vždy zůstane nekonečně odstraněna.

— Pierre Simon Laplace, Filozofický esej o pravděpodobnostech[3]

Nedávná zobrazení

Nedávno bylo navrženo omezení výpočetní síly vesmíru, tj. Schopnost Laplaceova démona zpracovat nekonečné množství informací. Limit je založen na maximální entropii vesmíru, rychlosti světla a minimálním čase potřebném k pohybu informací napříč Planckova délka a údaj se ukázal být asi 10120 bity.[13] Podle toho tedy cokoli, co vyžaduje více než toto množství dat, nelze vypočítat za dobu, která ve vesmíru dosud uplynula.

Další teorie naznačuje, že pokud by Laplaceův démon zabíral paralelní vesmír nebo alternativní dimenzi, ze které by mohl určit implikovaná data a provádět potřebné výpočty na alternativní a větší časové linii, výše uvedené časové omezení by neplatilo. Tato pozice je například vysvětlena v Tkanina reality podle David Deutsch, který říká, že realizace 300-qubit kvantový počítač by dokázalo existenci paralelních vesmírů nesoucích výpočet.[14]:216–217

Viz také

Reference

  1. ^ Hawking, Stephene. „Hraje Bůh kostky?“. Veřejné přednášky.
  2. ^ Pierre-Simon Laplace, “Filozofický esej o pravděpodobnostech " (celý text).
  3. ^ A b Laplace, Pierre Simon, Filozofický esej o pravděpodobnostech, přeloženo do angličtiny z původního francouzského 6. vydání. autor: Truscott, F.W. a Emory, F.L., Dover Publications (New York, 1951), s. 4
  4. ^ Marij (2014). „O počátcích a základech laplaciánského determinismu“ (PDF). Studie z historie a filozofie vědy. 45: 24–31. doi:10.1016 / j.shpsa.2013.12.003. PMID  24984446.
  5. ^ Kožnjak Boris (2015). „Kdo vypustil démona? Laplace a Boscovich o determinismu“. Studie z historie a filozofie vědy. 51: 42–52. doi:10.1016 / j.shpsa.2015.03.002. PMID  26227230.
  6. ^ http://bayes.wustl.edu/etj/articles/theory.1.pdf
  7. ^ „Section de Mathématiques Université de Genève“. www.unige.ch. 23. července 2017.
  8. ^ Sommer, Christoph (2013). „Další průzkum základních postojů ke kvantové mechanice“. arXiv:1303.2719v1 [kvant. ph ].
  9. ^ Stanfordská encyklopedie filozofie, „kauzální determinismus“
  10. ^ David H. Wolpert (2008). Msgstr "Fyzické meze závěru". Physica D. 237 (9): 1257–1281. arXiv:0708.1362. Bibcode:2008PhyD..237,1257 W.. doi:10.1016 / j.physd.2008.03.040. S2CID  2033616. celý text
  11. ^ ODPOLEDNE. Binder (2008). „Teorie téměř všeho“ (PDF). Příroda. 455 (7215): 884–885. Bibcode:2008 Natur.455..884B. doi:10.1038 / 455884a. S2CID  12816652.
  12. ^ Rukavická Josef (2014), Odmítnutí Laplaceova démona, The American Mathematical Monthly [1]
  13. ^ Zaměření na fyzickou kontrolu (24. května 2002). „Kdyby byl vesmír počítačem“. Fyzika. APS. 9.
  14. ^ Deutsch, David (1997). Tkanina reality.