在算力足够的前提下，能够用世界上已知状态推演出所有真实发生的历史，即反向的「拉普拉斯妖」吗？
这个问题很有意思，它触及了我们对宇宙运行方式以及时间本质的根本认知。用一个更通俗的说法，这就像是问：如果我们掌握了宇宙的每一个分子、每一个粒子的当前精确位置和速度，我们能否回溯到宇宙大爆炸的最初那一刻，并清晰地“看”到一切是如何发生的？
我们先从“拉普拉斯妖”说起。数学家皮埃尔西蒙·拉普拉斯在19世纪提出过一个著名的思想实验。他设想了一个“妖”，这个妖拥有对宇宙所有粒子在某一时刻的精确位置和动量的全部知识。拉普拉斯认为，凭借着如此浩瀚的计算能力，这个妖就能知道宇宙的过去和未来。这是一种典型的决定论思想：宇宙的演化就像一部精密运行的钟表，一旦初始状态被确定，其后续所有状态也都被完全决定。
现在，我们把这个概念反过来，问的是：在算力足够的前提下，能否用世界上已知状态（也就是现实发生的历史）推演出所有真实发生的历史。这里“推演出所有真实发生的历史”这句话其实包含了两层含义：
1. 推演出过去的每一个瞬间： 就像拉普拉斯妖推演未来一样，我们能否通过已知的一个历史节点（例如，某个确切的时间点），计算出它之前的所有历史瞬间？
2. 推演出“真实发生”的： 这意味着我们不仅仅是要推演出一个可能性，而是要精确地复现出唯一真实发生的那个版本。
理论上的可能性与现实的严峻挑战
从经典物理学的角度来看，理论上是存在的。如果宇宙真的是一个纯粹的、由经典物理定律支配的机械系统，那么知道某一时刻的状态，原则上就可以通过这些定律反向推演到任何之前的时刻。
想象一下，我们有一段电影，我们知道电影的当前帧。如果电影的播放遵循固定的帧率和动作规则，我们就能通过“倒放”或者逆向计算，推演出之前的每一帧画面。拉普拉斯妖就是在极端的尺度上做这件事。
然而，一旦我们进入我们所知的现实世界，情况就变得复杂得多了。现实世界并非仅仅是经典物理学的集合，它还包含了量子力学的法则，而量子力学对拉普拉斯妖的设想提出了根本性的挑战。
量子力学带来的“不确定性”和“随机性”
1. 海森堡不确定性原理： 这是量子力学中最核心的概念之一。它告诉我们，我们不可能同时精确地知道一个粒子的位置和动量。你对一个量测量得越精确，对另一个量的了解就越模糊。这意味着，即使我们拥有了我们所说的“世界上已知状态”，这个“已知状态”本身也存在着根本的、不可消除的测量不确定性。
如果我们的起点就不够精确，那么我们基于这个起点进行的反向推演，其结果的精确度会随着时间推移而迅速衰减，最终变得毫无意义。就像你试图根据一个模糊不清的照片来还原人物的精确身高和体重一样，误差会累积。
2. 量子叠加态和波函数塌缩： 在量子世界里，粒子可以处于多种状态的叠加态，直到被测量时才会“塌缩”到某一个确定的状态。这种塌缩的过程，在很多情况下被认为是内在的、概率性的。
这意味着，即使我们知道一个系统在某个时刻的“状态”（即便这个状态本身就已经有不确定性），我们也不能确定地知道它在之前或之后会进入哪个确定的状态。比如，一个衰变的原子核，我们知道它有一定概率在下一秒衰变，但我们无法精确预测它在哪个瞬间会衰变。
如果我们试图“反向”推演出过去，那么在每一个量子事件发生的时候，我们都面临着一个概率选择。是回到那个让当前状态出现的那个概率分支，还是其他可能出现但最终没有“显现”出来的分支？我们如何确定我们“退回”到的是那个唯一“真实发生”的过去？我们无法确保在回溯过程中，我们不会因为量子涨落而选择了错误的路径。
3. 量子纠缠： 纠缠的粒子之间存在一种“幽灵般的超距作用”，它们的状态是关联的。测量一个粒子的状态会瞬间影响到另一个纠缠粒子，无论它们相距多远。
如果我们想精确地知道宇宙的每一个粒子的状态，那么纠缠的性质会使得这种全局的精确了解变得极其困难。一旦我们测量了部分粒子的状态，纠缠会使得我们对其他粒子的了解也受到影响，并且这种影响是瞬间的、非局域的。
算力的问题：只是一个技术门槛吗？
你提到了“算力足够的前提下”。这在某种程度上是对了，因为要模拟整个宇宙的复杂性，需要的算力是天文数字。然而，量子力学带来的问题，并不只是算力不足那么简单，它触及了信息和知识的本质限制。即使我们拥有了无限的算力，如果我们无法获得完全精确的初始信息，或者某些过程本身就具有内在的概率性，我们依然无法百分之百精确地反向推演。
打个比道，就好比你有一本精美的日记，上面记录了你过去一年的生活细节。如果你想知道“三月十五号那天我吃了什么”，你翻开日记就能找到精确的答案。但如果日记的作者（宇宙）本身就有一种性质，使得他在记录每一天的饮食时，都会随机地选择吃米饭或面条（而不是事先就决定好的），那么即使你拥有这本日记的复印件（算力），你也无法百分之百确定三月十五号那天他“真实”吃的是米饭还是面条，除非日记的记载本身就对此提供了绝对无误的证明。而量子力学似乎暗示了宇宙的记录方式并非如此绝对。
信息熵和不可逆性
另一个重要的概念是信息熵和物理过程的不可逆性。许多物理过程，特别是宏观世界中的过程，在微观层面是可逆的，但在宏观层面却表现出不可逆性，例如热力学第二定律所描述的熵增原理。
想象一下一个杯子摔碎在地板上。在经典物理学中，如果知道每一个碎片的速度和位置，理论上是可以反向计算它们如何组合起来形成一个完整的杯子的。然而，现实中我们知道，除非有外力精确地推动每一个碎片，否则杯子是不会自己复原的。这是因为“摔碎”这个过程伴随着巨大的熵增，信息被大量地消散到环境中（例如热量、声波）。
如果我们试图反向推演，我们就需要捕捉所有这些消散的信息，并精确地逆转每一个微小的扰动。这需要的不仅仅是算力，更是对每一个消散粒子动量和能量的精确掌握，而这又回到了量子力学的测量限制问题。
所以，结论是？
在纯粹的经典物理学框架下，如果算力足够且初始状态已知，理论上反向推演出所有真实发生的历史是可能的。 这正是拉普拉斯妖的含义，只是方向是反向的。
然而，当我们考虑到现实世界，特别是量子力学的存在，情况就大不相同了：
1. 内在的信息限制： 量子不确定性原理意味着我们永远无法获得绝对精确的初始状态。
2. 概率性事件： 量子事件的发生具有内在的概率性，我们无法确定地“回溯”到唯一的那个真实发生的过去。
3. 熵增和信息消散： 宏观过程的不可逆性意味着我们需要掌握难以想象的微观细节来反向模拟，而这些细节又受到测量限制。
因此，用我们已知（并且本质上就带有不确定性）的“世界上已知状态”来反向推演出“所有真实发生的历史”，在量子力学的宇宙中，并不是一个可以精确实现的“计算”任务，更像是一个关于“如果我们拥有绝对完美的知识和能力，能否回到过去”的哲学思辨。 现实世界的复杂性和量子法则的本质，使得这种“反向拉普拉斯妖”的设想，即便拥有无限算力，也注定会在某些最根本的层面遭遇无法逾越的障碍。我们所能做的，也许只是进行越来越精确的概率性模拟，但永远无法保证百分之百复现那个唯一真实的过去。
我们先从“拉普拉斯妖”说起。数学家皮埃尔西蒙·拉普拉斯在19世纪提出过一个著名的思想实验。他设想了一个“妖”，这个妖拥有对宇宙所有粒子在某一时刻的精确位置和动量的全部知识。拉普拉斯认为，凭借着如此浩瀚的计算能力，这个妖就能知道宇宙的过去和未来。这是一种典型的决定论思想：宇宙的演化就像一部精密运行的钟表，一旦初始状态被确定，其后续所有状态也都被完全决定。
现在，我们把这个概念反过来，问的是：在算力足够的前提下，能否用世界上已知状态（也就是现实发生的历史）推演出所有真实发生的历史。这里“推演出所有真实发生的历史”这句话其实包含了两层含义：
1. 推演出过去的每一个瞬间： 就像拉普拉斯妖推演未来一样，我们能否通过已知的一个历史节点（例如，某个确切的时间点），计算出它之前的所有历史瞬间？
2. 推演出“真实发生”的： 这意味着我们不仅仅是要推演出一个可能性，而是要精确地复现出唯一真实发生的那个版本。
理论上的可能性与现实的严峻挑战
从经典物理学的角度来看，理论上是存在的。如果宇宙真的是一个纯粹的、由经典物理定律支配的机械系统，那么知道某一时刻的状态，原则上就可以通过这些定律反向推演到任何之前的时刻。
想象一下，我们有一段电影，我们知道电影的当前帧。如果电影的播放遵循固定的帧率和动作规则，我们就能通过“倒放”或者逆向计算，推演出之前的每一帧画面。拉普拉斯妖就是在极端的尺度上做这件事。
然而，一旦我们进入我们所知的现实世界，情况就变得复杂得多了。现实世界并非仅仅是经典物理学的集合，它还包含了量子力学的法则，而量子力学对拉普拉斯妖的设想提出了根本性的挑战。
量子力学带来的“不确定性”和“随机性”
1. 海森堡不确定性原理： 这是量子力学中最核心的概念之一。它告诉我们，我们不可能同时精确地知道一个粒子的位置和动量。你对一个量测量得越精确，对另一个量的了解就越模糊。这意味着，即使我们拥有了我们所说的“世界上已知状态”，这个“已知状态”本身也存在着根本的、不可消除的测量不确定性。
如果我们的起点就不够精确，那么我们基于这个起点进行的反向推演，其结果的精确度会随着时间推移而迅速衰减，最终变得毫无意义。就像你试图根据一个模糊不清的照片来还原人物的精确身高和体重一样，误差会累积。
2. 量子叠加态和波函数塌缩： 在量子世界里，粒子可以处于多种状态的叠加态，直到被测量时才会“塌缩”到某一个确定的状态。这种塌缩的过程，在很多情况下被认为是内在的、概率性的。
这意味着，即使我们知道一个系统在某个时刻的“状态”（即便这个状态本身就已经有不确定性），我们也不能确定地知道它在之前或之后会进入哪个确定的状态。比如，一个衰变的原子核，我们知道它有一定概率在下一秒衰变，但我们无法精确预测它在哪个瞬间会衰变。
如果我们试图“反向”推演出过去，那么在每一个量子事件发生的时候，我们都面临着一个概率选择。是回到那个让当前状态出现的那个概率分支，还是其他可能出现但最终没有“显现”出来的分支？我们如何确定我们“退回”到的是那个唯一“真实发生”的过去？我们无法确保在回溯过程中，我们不会因为量子涨落而选择了错误的路径。
3. 量子纠缠： 纠缠的粒子之间存在一种“幽灵般的超距作用”，它们的状态是关联的。测量一个粒子的状态会瞬间影响到另一个纠缠粒子，无论它们相距多远。
如果我们想精确地知道宇宙的每一个粒子的状态，那么纠缠的性质会使得这种全局的精确了解变得极其困难。一旦我们测量了部分粒子的状态，纠缠会使得我们对其他粒子的了解也受到影响，并且这种影响是瞬间的、非局域的。
算力的问题：只是一个技术门槛吗？
你提到了“算力足够的前提下”。这在某种程度上是对了，因为要模拟整个宇宙的复杂性，需要的算力是天文数字。然而，量子力学带来的问题，并不只是算力不足那么简单，它触及了信息和知识的本质限制。即使我们拥有了无限的算力，如果我们无法获得完全精确的初始信息，或者某些过程本身就具有内在的概率性，我们依然无法百分之百精确地反向推演。
打个比道，就好比你有一本精美的日记，上面记录了你过去一年的生活细节。如果你想知道“三月十五号那天我吃了什么”，你翻开日记就能找到精确的答案。但如果日记的作者（宇宙）本身就有一种性质，使得他在记录每一天的饮食时，都会随机地选择吃米饭或面条（而不是事先就决定好的），那么即使你拥有这本日记的复印件（算力），你也无法百分之百确定三月十五号那天他“真实”吃的是米饭还是面条，除非日记的记载本身就对此提供了绝对无误的证明。而量子力学似乎暗示了宇宙的记录方式并非如此绝对。
信息熵和不可逆性
另一个重要的概念是信息熵和物理过程的不可逆性。许多物理过程，特别是宏观世界中的过程，在微观层面是可逆的，但在宏观层面却表现出不可逆性，例如热力学第二定律所描述的熵增原理。
想象一下一个杯子摔碎在地板上。在经典物理学中，如果知道每一个碎片的速度和位置，理论上是可以反向计算它们如何组合起来形成一个完整的杯子的。然而，现实中我们知道，除非有外力精确地推动每一个碎片，否则杯子是不会自己复原的。这是因为“摔碎”这个过程伴随着巨大的熵增，信息被大量地消散到环境中（例如热量、声波）。
如果我们试图反向推演，我们就需要捕捉所有这些消散的信息，并精确地逆转每一个微小的扰动。这需要的不仅仅是算力，更是对每一个消散粒子动量和能量的精确掌握，而这又回到了量子力学的测量限制问题。
所以，结论是？
在纯粹的经典物理学框架下，如果算力足够且初始状态已知，理论上反向推演出所有真实发生的历史是可能的。 这正是拉普拉斯妖的含义，只是方向是反向的。
然而，当我们考虑到现实世界，特别是量子力学的存在，情况就大不相同了：
1. 内在的信息限制： 量子不确定性原理意味着我们永远无法获得绝对精确的初始状态。
2. 概率性事件： 量子事件的发生具有内在的概率性，我们无法确定地“回溯”到唯一的那个真实发生的过去。
3. 熵增和信息消散： 宏观过程的不可逆性意味着我们需要掌握难以想象的微观细节来反向模拟，而这些细节又受到测量限制。
因此，用我们已知（并且本质上就带有不确定性）的“世界上已知状态”来反向推演出“所有真实发生的历史”，在量子力学的宇宙中，并不是一个可以精确实现的“计算”任务，更像是一个关于“如果我们拥有绝对完美的知识和能力，能否回到过去”的哲学思辨。 现实世界的复杂性和量子法则的本质，使得这种“反向拉普拉斯妖”的设想，即便拥有无限算力，也注定会在某些最根本的层面遭遇无法逾越的障碍。我们所能做的，也许只是进行越来越精确的概率性模拟，但永远无法保证百分之百复现那个唯一真实的过去。
网友意见
不能。
首先，你没有整个世界的整套已知状态信息。
- 不谈观测能力与信息收集能力的限制，你也应当注意到有大量的信息已经跑出了可观测宇宙或掉进了黑洞视界。
- 谈观测能力，人类根本就没有能力收集地球现在的整套状态信息。连地球上到底有几个原子、人脑里到底有几根突触都不知道，更别提“精确到普朗克长度的位置信息”和“怎么处理量子力学的不确定性”了。
其次，“算力足够”受贝肯斯坦上限、布雷默曼极限之类的物理限制。
- 表面积小于可观测宇宙的拉普拉斯恶魔，不能在热力学第二定律的范围内容纳可观测宇宙的全部信息。
- 对可观测宇宙这样的混沌系统来说，你用来计算的初始数据出现一点变化就可能导致推导过程出现巨大变动。数据的不完整与不精确，会造成推导本身变得无意义。
- 将可观测宇宙换成太阳系、地球、你的身体，都是一样的。
可以参照：
再者，你没有普遍适用于整个世界的整套已知规律。
- 这不止是“引力未能重整化”“标准模型尚未完善”程度的问题，地球、太阳、人脑都有大量现象未能被建立起良好的模型。
此外，你在事实上连世界是否存在都无法确定，更别提什么规律或“史料”的可靠性了。
“史料”里充斥着语焉不详的描述，例如“大饥，人相食”没有讲清楚到底有几个人、每个人的位置•年龄•性别•体貌特征之类，在用物理学推导历史的时候是不能算做数据的，用统计学推算大概状态的时候帮着拟合一下的程度。
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