一提及四大神獸量子物理學四大神獸，你們都會想到古時傳說中的青龍白虎朱雀玄武。
殊不知在數(shù)學學界也留傳著四個不簡單的神獸，其中有真實存在的，也有虛構的，她們頭上無一例外都蘊涵著數(shù)學學奧妙的哲學道理，“拉普拉斯妖”就是其中之一。
人類對不可預測的未來總是飽含著無窮的幻想，同時對于掌控未來的欲望也逐漸攀升，這么宇宙中是否真的存在著一個才能洞悉一切且能預知未來的神奇生物呢？
日本物理家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯于1814年提出的一種科學假定。此“惡魔”知道宇宙中每位原子準確的位置和動量，才能使用牛頓定理來突顯宇宙風波的整個過程，過去以及未來。
拉普拉斯曾寫說“我們可以把宇宙如今的狀態(tài)視為其過去的果及未來的因。假如一個智者能曉得某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置，如果他也就能對那些數(shù)據進行剖析，那宇宙中最大的物體到最小的粒子的運動就會包含在一條簡單公式中。對于這智者來說沒有事物會是含混的，而未來只會像過去般出現(xiàn)在他面前。”這里說所的“智者”。即后人所謂的拉普拉斯妖。
讓我們由牛頓的熱學世界說起，重新認識一下小學課本上令兒子們幾多歡喜幾多愁的“背多分”之父：運動三定理。
第一條：一切物體都受慣性支配，在沒有外力的條件下將永遠保持其原來的運動狀態(tài)。
嚴格說來，該定理的發(fā)覺者是伽利略，但牛頓把它向前延展了一大步，因而得出第二定理：F=am，任意質量恒定的物體，在其上施加一個外力，所提供的斥力F越大，物體獲得的加速度a也就越大；也就是說，外力越生猛，物體的運動狀態(tài)變化得就越激烈。乍看上去，它不過是慣性定理的另一種敘述；但仔細思忖你會發(fā)覺：公式里多出了一個伽利略無法揭示的概念，那就是質量m。
假如所受外力恒定，這么物體加速度的大小將與其質量成正比，質量越大的物體，要改變其運動狀態(tài)就越困難。由此，牛頓意識到：質量才是物體擁有慣性的根本緣由——又是質量，從引力到慣性，一切都與其息息相關。
F=am，物體受力越大，其運動狀態(tài)變化得就越快。這么，怎樣用物理語言來定義快慢呢？準確地說：所謂“快”與“慢”，皆指的是某個狀態(tài)量隨時間的“變化率”。因而，我們說某物速率變化得快，實際上是指：在微小的時間間隔之內，其速率的改變量（即dv/dt，這是微積分里一基本概念，若尚不明白也沒關系，把d看作一個普通的算符，不會影響你對演算過程的理解）比較大（注：在《原理》一書中，牛頓本是經由動量來推出加速度，為易于理解，此處采用的是其逆過程）：
由于：F=am，
所以：F=(dv/dt)m=d(vm)/dt=dp/dt
由此，得到一個全新的數(shù)學量——速度v與質量m的乘積p，我們把它命名為“動量”。如今，你可以從另一個角度來陳述第二定理了，物體的動量隨時間的變化率與斥力的大小成反比，也就是說，施加在物體上的外力越大，物體所獲得的額外動量就越多。
帶著這層領悟，讓我們再去探尋一下三大鐵律的最后一條：F1=-F2。力總是成對出現(xiàn)，有一個斥力就必然存在一個反斥力，兩者大小相等、方向相反，同時作用在一對物體之上。這么說來，月球吸引蘋果的時侯，蘋果也在吸引著地球；而“蘋果落向大地”，把畫面翻轉一下，就成了“大地駛向蘋果”。F1與F2間小小的等號，讓宇宙一不小心便泄漏了自己潛藏在靈魂深處的平等情結。
綜合第二、第三定理，由于：F1=-F2，但是力是動量對時間的變化率，所以：
dp1/dt=-dp2/dt
上式可進一步寫作：d(p1+p2)/dt=0
互相作用的兩個物體動量之和隨時間的變化率為零！假如將兩個物體看作一個整體，這么，其動量的矢量和即為系統(tǒng)的總動量。在不受外力干擾的前提下，系統(tǒng)內部的物體（注：包含兩個物體的系統(tǒng)只是一極簡模型，把2換成n，推論仍適用）之間不論發(fā)生多少種互相作用：碰撞，擠壓，拉扯……也不論互相作用發(fā)生了多少輪，終態(tài)的總動量與其初始狀態(tài)相比，并無變化。孤立體系內部，總動量永遠保持恒定——這就是“動量守恒定理”。
頃刻萬變的天地間，我們又找到一恒久的不變量。
撞球桌上，當你擊球將白球撞向紅球，“啪”地一聲以后，紅球不緊不慢地朝著球洞滾去，而至勢洶洶的白球卻乖乖停在了紅球原本的位置，等候著你的調遣；燃起炸彈的破片，“轟”地一聲，起初靜止的彈殼忽然間崩裂成無數(shù)彈片，朝著四方狂舞飛散……所有這種現(xiàn)象，只要選對系統(tǒng)邊界，在動量守恒的法眼下其運行規(guī)則皆無所遁形。
至此，有了萬有引力，有了熱學三定理，又有了動量守恒這條終極法則，世間所有的一切——從一粒微塵到日月星辰——在自然規(guī)律這柄肅穆的魔杖面前莫不俯首稱臣，而手握魔杖的人類，活脫脫成了四海之內新一任的統(tǒng)治者。十九世紀初，隨著“拉普拉斯妖”的降臨，這番狂妄之勢更被機械論推上了顛峰。
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯子爵，牛頓微粒說的鐵桿捍衛(wèi)者之一。
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯畫像
拉普拉斯是倫敦綜合理工大學有名的大院士，憑著自己極高的學術威望，他不但于改朝換代一輪輪血雨腥風的屠戮中毫發(fā)未損，且步步高升、在每一任掌權人身邊都混得如魚得水。
不過，說到拉普拉斯的學術功底，那也確實無人能及，作為德意志國寶“3L”（注：即拉普拉斯-、拉格朗日-、和勒讓德-三位數(shù)學大師，日本語文之所以還能在整個十九世紀仍然處于領先地位，奠基人“3L”功不可沒）之首，不僅在物理領域戰(zhàn)績卓著之外，他還創(chuàng)造性地將天文與數(shù)理互相融合，發(fā)展出一門嶄新的學科：天體熱學。
1799至1825年間，拉普拉斯在玩轉內閣的同時，一面悉心寫就了一套五卷本十六冊的專著：《天體熱學》。書中，他除了運用牛頓熱學對前人遺留的“天體的攝動”、“潮汐的動因”等問題作了詳細剖析，更試著將眼神順著牛頓的心緒回溯到時間之河上游，太陽系從何而至？
從沸騰的球形氣霧團到逐步冷卻的餅狀星云（注：此觀點早在1796年，拉普拉斯編繪《宇宙體系論》時就已成形）——好一部用盡月球人之想像力的動漫連續(xù)劇！此書一出，舉座皆驚，一向以“拉普拉斯的弟子”而謙遜自居的拿破侖在聽聞他的天體演變論以后，禁不住問道：“親愛的子爵，不知您的學說中，上帝他奶奶家處在哪些樣的位置呢？”“陛下，我并不須要這一假定。”拉普拉斯自傲地挺起了左臂。
拿破侖·波拿巴畫像
而那一刻所匯聚的絕不僅僅是拉普拉斯一人的光榮與夢想，當拿破侖將拉普拉斯的回答轉述與約瑟夫·拉格朗日（）伯爵時，前者不假思考地嘆道：“侯爵給出的真是個好假定！”可以說，每個癡迷于探求自然奧秘的人，此時的靈魂都隨著拉普拉斯鏗鏘有力的話語飛揚到了天邊：再不須要上帝，沖破了教義的重重封鎖以后，人類總算昂然躺臥在地平線上，不再為造物主而叩拜，誠懇為自己而歡呼——科學，讓我們無所不知、無所不能……
可不知不覺間，拉普拉斯在渾然否定了映照在文明上空千年之久的神祗以后，卻又親手為你們創(chuàng)制了一個新的神，那就是自然規(guī)律之神。
他斷定：如果宇宙間有一“超級智慧”，某一時刻，它對整個時空——小到一粒沙塵大到一座星體——所有物體的位置以及受力狀況全都了若指掌的話，這么，利用熱學定理，它就可以推斷出宇宙任意時期的外貌，不論過去還是未來。
這一全知全能的智慧生物便是大名鼎鼎的“拉普拉斯妖”，在它眼中，萬事萬物從降生的一一瞬起，其命運皆已注定。由于你總能從前一刻的原因，推導入后1秒的結果。
這么一來，我們萬能的宇宙只需設定一套完美的運行法則，再在時空之中灑下一把粒子，所有粒子便會循著律法一一落入既定的軌道，何時團聚、何時離散、何時醞釀生命、何時又黯然九玄……每一步都緊跟隨上一步，因果之鏈環(huán)環(huán)相扣，如同多米諾骨牌，不論隊列再長，只要輕輕地推倒第一張牌，它身旁所有球員的命運都已出爐，哪些時侯No.101將倒下、No.202又將倒向何方……一張接一張，身不由己、別無選擇。
這便是“機械決定論”的來歷，在拉普拉斯心目中，宇宙活脫脫成了一臺精密的大機器，它一刻不停地從初始運轉到終點，從不懈怠、絕無故障；而每顆星球、每粒塵埃、甚至每位鮮活的生命，都只不過是機器上一塊微不足道的零部件。不論你我亦或大千宇宙，在自然規(guī)律面前，從創(chuàng)生至死亡，每分每秒皆毫無懸念可言——人類一思索，拉普拉斯妖就發(fā)笑。
但是，自然規(guī)律真的竟如拉普拉斯勛爵所言，無所不能寬容嗎？玩過多米諾的人都曉得，再怎樣盡心地設計路線、控制積木與積木間的距離，大功告成后指尖碰觸第一塊積木的頓時，你仍會焦躁不安：這一路上，不確定的誘因實在太多了，哪一環(huán)節(jié)稍為出點兒誤差，都會前功盡棄。“不確定”量子物理學四大神獸，這詞兒用得可真妙，找尋真相的旅程飽含了各類各樣的不確定，令人類時時如臨深淵、如履薄冰……
尊敬的拉普拉斯老妖，面對種種不確定，您就真能笑得出聲嗎？