拉普拉斯妖（皮埃爾-西蒙·拉普拉斯's demon），是由法國數學家皮埃爾·西蒙·拉普拉斯（Pierre Simon de Laplace）于1814年提出的一種假想生物，拉普拉斯妖知曉宇宙中每個原子確切的位置和動量，能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程，包括過去以及未來。
拉普拉斯妖是一種關于宇宙學說的科學假設，本質上是因果論和決定論。其代表著經典科學所冊立的確定性，該確定性是一種以線性因果關系為本質特征的機械決定論，牛頓力學則被視作這種確定性的典范理論。
隨著近代力學及物理學的發展，量子力學詮釋使得拉普拉斯妖的理論基礎受到質疑。1927年，德國物理學家海森伯格（Werner Karl Heisenberg）發表了不確定性定理，該定理挑戰了經典科學所建立的確定性之核心——線性因果觀。此后有人對拉普拉斯妖分析數據的能力提出一個極限，這個極限是由宇宙最大、光速、以及將信息傳送通過一個馬克斯·普朗克長度所需要的時間得來的，約為10120比特。
原文引述
1814年，法國數學家皮埃爾·西蒙·德·拉普拉斯發表了論文《論概率的哲學》（隨筆 philosophique sur les probabilités），在這篇文章中，導論部分寫到：
翻譯：我們把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。假若一位智者會知道在某一時刻所有促使自然運動的力和所有組構自然的物體的位置，假若他也能夠對這些數據進行分析，則在宇宙里，從最大的物體到最小的粒子，它們的運動都包含在一條簡單公式里。對于這位智者來說，沒有任何事物會是含糊的，并且未來只會像過去般出現在他眼前。
簡史
從17世紀末到19世紀末，由于艾薩克·牛頓機械物理學的成功，使必然性的觀念、決定論的思想方法統治了科學。在18世紀，法國數學家皮埃爾·莫佩爾蒂（Pierre-Louis Moreau de Maupertuis）（1756年）、孔多塞（Marie Jean Antoine Nicolas de Caritat，marquis de Condorcet，known as Nicolas de Condorcet）（1768年）、法國哲學家霍爾巴赫（Paul Heinrich Dietrich）（1770年）的學術著作中及德尼·狄德羅（Denis Diderot）檔案中未注明日期的片段中均提到對因果決定論的闡述。意大利物理學家、數學家、天文學家杰爾·約瑟普·博斯科維奇（Boscovich）在其1758年出版的《自然哲學理論》中也提出了超強計算智能的形象。
1814年，法國的皮埃爾·西蒙·德·拉普拉斯發表了論文《論概率的哲學》，在這篇文章中，他為艾薩克·牛頓理論時鐘在微分方程語言下無所不能的特性做出了表達，這段內容即“拉普拉斯妖”寓言。能夠預知事物某一時刻確定狀況的“神靈”被稱為“拉普拉斯妖”。
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯以后，近代的量子力學詮釋使得拉普拉斯妖的理論基礎受到質疑。1927年，德國物理學家海森伯格發表了不確定性定理，根據該定理，次原子粒子不僅是極微的“彈珠球”，光也不僅是電磁波。一些實驗中，粒子表現出波的性質，而光也表現出粒子束的性質，即量子理論中所謂的''波粒相性”，該理論挑戰了經典科學所建立的確定性之核心——線性因果觀，若無法獲得關于電子當前狀態的準確知識，則意味著完全無法預測電子下一步的狀態，意味著我們并不具有準確預測未來的能力，關于未來，我們能夠提出的至多只是某些可能性。此后有人對拉普拉斯妖分析數據的能力提出一個極限，這個極限是由宇宙最大熵、光速、以及將信息傳送通過一個普朗克長度所需要的時間得來的，約為10120比特。2012年，物理學家伊戈爾·雷茲尼科夫（Iegor Reznikoff）提出了一個簡單的邏輯證明，證明皮埃爾-西蒙·拉普拉斯的想法是不可能的，他認為妖無法預測自己未來的記憶。
近代觀點
近代的量子力學詮釋使得拉普拉斯妖的理論基礎受到質疑。英國粒子物理學家、神學家約翰·波金霍爾指出，由于電子位置的不確定性，即使在相互作用僅考慮牛頓力學的情況下，試圖計算一個氣態氧分子（O2）在與其他分子碰撞50次（約0.1ns以內）后的位置也是無效的。
1986年，化學家羅伯特·尤蘭維奇（Robert Ulanowicz）在其著作指出19世紀物理學的不可逆過程、熵、及熱力學第二定律已經使得拉普拉斯妖成為不可能。拉普拉斯妖的可能性是建立在經典力學可逆過程的基礎上的，然而熱力學理論則指出現實的物理過程都是不可逆的。
而隨著計算機理論的發展出現一種觀點，即使世界是不包含量子理論的概率論之純粹決定論的機械世界，似乎也只能計算過去。因為如果預測未來的計算是需要在本宇宙中進行或計算結果在本宇宙中體現的，那么計算活動的物質運動及其預測結果對未來就有影響，且計算中需要使用計算活動本身的物質運動與計算結果的數據，這將造成對計算結果的無限遞歸，無法得到結果。
有人對拉普拉斯妖分析數據的能力提出一個極限，這個極限是由宇宙最大熵、光速、以及將信息傳送通過一個馬克斯·普朗克長度所需要的時間得來的，約為10120比特。
相關爭議
熱力學不可逆性
有觀點認為，拉普拉斯妖隨著19世紀初不可逆性、熵和熱力學第二定律等概念的發展而終結，既拉普拉斯妖是以可逆性和經典力學為前提的；許多熱力學過程是不可逆的，因此如果將熱力學量視為純粹的物理量，那么就不可能有這樣的妖，因為人們無法從當前狀態重建過去的位置和動量。最大熵熱力學認為熱力學變量具有與確定性微觀物理學不同的統計基礎。
量子力學不可逆性
由于其決定論的規范假設，拉普拉斯妖與規定不確定性的哥本哈根解釋不相容。量子力學對其的解釋仍然存在很大的爭議，有許多物理學家持相反的觀點，如多世界解釋和德布羅意-玻姆理論。
混沌理論
混沌理論（Chaos theory）被認為與拉普拉斯妖的矛盾，混沌理論描述了確定性系統如何表現出無法預測的行為，就像蝴蝶效應一樣，兩個系統的起始條件之間的微小變化可能會導致重大差異，這解釋了實際情況中的不可預測性，但將其應用于拉普拉斯的情況是值得懷疑的：在嚴格的妖假設下，所有細節都是已知的，因此起始條件的變化是不存在的。即混沌理論適用于系統知識不完善的情況，而拉普拉斯妖假設系統知識是完美的，因此混沌理論導致混沌的可變性與拉普拉斯妖所持有的世界知識的不變性相沖突。
對角論證法
美國物理學家和計算機科學家大衛·希爾頓·沃爾珀特（David Hilton Wolpert）使用對角論證法來質疑拉普拉斯妖，他通過假設拉普拉斯妖是一個計算設備來做到這一點，但表明沒有兩個這樣的設備可以完全預測彼此。其論文在2014年被約瑟夫魯卡維卡（Josef Rukavicka）引用，約瑟夫·魯卡維卡提出了一個論點，在自由意志的假設下，使用圖靈機反駁了拉普拉斯妖。
參考資料 >
拉普拉斯妖.術語在線.2024-01-24
A Philosophical Essay on Probabilities.wustl.2024-02-21
Causal Determinism.stanford.2024-02-21
Theories of almost everything.astro.2024-02-21