Введение

Гипотетический все предсказывающий интеллект – концепция.

В истории науки демон Лапласа стал заметным опубликованным выражением научного детерминизма, сформулированным Пьером Симоном Лапласом в 1814 году. Согласно детерминизму, если бы кто-то (демон) знал точное положение и импульс каждого атома во Вселенной, то прошлое и будущее значения для любого заданного момента времени были бы предопределены; их можно было бы вычислить, исходя из законов классической механики. Открытия и теории, сделанные в последующие десятилетия, показали, что некоторые элементы оригинальной работы Лапласа ошибочны или несовместимы с нашей Вселенной. Например, необратимые процессы в термодинамике указывают на то, что "демон" Лапласа не смог бы восстановить прошлые положения и импульсы, исходя из текущего состояния.

Перевод на английский

Мы можем рассматривать нынешнее состояние Вселенной как следствие её прошлого и причину её будущего. Интеллект, который в определённый момент познал бы все силы, приводящие природу в движение, и все положения всех составляющих её элементов, и если бы этот интеллект был достаточно велик, чтобы подвергнуть эти данные анализу, он бы охватил единой формулой движения как величайших тел Вселенной, так и мельчайших атомов; для такого интеллекта ничто не было бы неопределённым, и будущее, подобно прошлому, предстало бы перед ним во всей своей полноте. Сам Лаплас не использовал слово "демон", которое появилось позднее как дополнение. Как переведено на английский язык выше, он просто упомянул: "Une intelligence… Rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux." Эта идея, по-видимому, была широко распространена во времена, когда Лаплас впервые сформулировал её в 1773 году, особенно во Франции. Вариации встречаются у Мопертюи (1756), Николя де Кондорсе (1768), барона Д’Ольбаха (1770), а также в недатированном фрагменте из архивов Дидро. Недавние исследования показывают, что образ сверхмощного вычисляющего интеллекта был предложен также Роджером Иосифом Босковичем в его труде 1758 года "Theoria philosophiae naturalis".

Термодинамическая необратимость

По словам химического инженера Роберта Улановича, в его книге 1986 года "Рост и развитие", демон Лапласа достиг своего предела с развитием в начале XIX века концепций необратимости, энтропии и второго закона термодинамики. Иными словами, демон Лапласа основывался на предположении об обратимости и классической механике; однако Уланович отмечает, что многие термодинамические процессы необратимы, поэтому, если термодинамические величины рассматриваются как чисто физические, то существование подобного демона невозможно, поскольку нельзя реконструировать прошлые положения и импульсы из текущего состояния. Термодинамика максимальной энтропии придерживается совершенно иного подхода, рассматривая термодинамические переменные как имеющие статистическую основу, отличную от детерминированной микроскопической физики. Тем не менее, эта теория подверглась критике за её способность к прогнозированию в физике; ряд физиков и математиков, включая Ивана Веленика из кафедры математики Женевского университета, указали на то, что термодинамика максимальной энтропии по сути описывает наши знания о системе, но не саму систему.

Квантово-механическая необратимость

Из-за своего канонического допущения детерминизма, демон Лапласа несовместим с копенгагенской интерпретацией, постулирующей индетерминизм. Интерпретация квантовой механики остаётся предметом активных дискуссий, и существует множество сторонников различных точек зрения (например, интерпретации множества миров и интерпретации де Бройля — Бома).

Теория хаоса

Теория хаоса иногда указывается как противоречие демону Лапласа: она описывает, как детерминированная система может, тем не менее, демонстрировать поведение, которое невозможно предсказать, как, например, в эффекте бабочки, где незначительные различия в начальных условиях двух систем могут приводить к существенным расхождениям. Хотя это объясняет непредсказуемость в практических ситуациях, применение этого к случаю демона Лапласа сомнительно: согласно строгой гипотезе демона, все детали известны с бесконечной точностью, и, следовательно, каких-либо вариаций в начальных условиях не существует. Иными словами, теория хаоса применима, когда знание о системе неполно, в то время как демон Лапласа предполагает полное знание системы. Таким образом, изменчивость, приводящая к хаосу в теории хаоса, и отсутствие изменчивости в знании мира, которым обладает демон Лапласа, являются несравнимыми понятиями.

Канторская диагонализация

В 2008 году Дэвид Вулперт использовал диагонализацию Кантора, чтобы оспорить идею демона Лапласа. Он сделал это, предположив, что демон является вычислительным устройством, и показал, что никакие два таких устройства не могут полностью предсказать поведение друг друга. Статья Вулперта была упомянута в 2014 году в работе Йозефа Рукавицки, где представлен значительно более простой аргумент, опровергающий существование демона Лапласа с помощью машин Тьюринга, при условии принятия концепции свободной воли.

Дополнительный контекст

В полном контексте демон Лапласа, как он был задуман, бесконечно далек от человеческого разума и, следовательно, никогда не мог бы помочь человечеству в усилиях по предсказанию: «Все эти усилия в поисках истины неизменно возвращают [человеческий разум] к обширному интеллекту, о котором мы только что упомянули, но от которого он всегда останется бесконечно удалён». Пьер Симон Лаплас, «Философское эссе о вероятностях».

Аналогично, в книге Джеймса Глейка «Хаос» автор, по-видимому, смешивает демона Лапласа с «мечтой» о детерминированной предсказуемости для человека и даже утверждает, что «Лаплас кажется почти комичным в своем оптимизме, но значительная часть современной науки преследует его мечту» (с. 14).

Парадокс Лошмидта

Недавно демон Лапласа был призван для разрешения известного парадокса статистической физики – парадокса Лошмидта. Утверждается, что для обращения всех скоростей в газовой системе необходимо, чтобы измерения выполнялись сущностью, фактически являющейся демоном Лапласа. Это, в сочетании с принципом Ландауэра, позволяет найти выход из парадокса.

Последние взгляды

Недавно было предложено ограничение на вычислительную мощность Вселенной, то есть на способность демона Лапласа обрабатывать бесконечное количество информации. Это ограничение основано на максимальной энтропии Вселенной, скорости света и минимальном времени, необходимом для передачи информации на расстояние длины Планка, и было показано, что оно составляет примерно 10¹²⁰ бит. Следовательно, всё, что требует большего объема данных, не может быть вычислено за время, прошедшее с момента возникновения Вселенной. Простое логическое доказательство невозможности идеи Лапласа было предложено в 2012 году Игорем Резниковым, который предполагает, что демон не может предсказать содержание своей собственной будущей памяти.