有人可能会认为科学研究是件很沉闷枯燥的事情，科学家都是那种带着大大的眼镜，脑子里装满了各种奇怪的符号和公式，嘴里说着一大堆让人听不懂的词语，不食人间烟火的怪人。

但实际上，历史上很多伟大的科学家并非如此。恰恰相反，他们既拥有深厚的知识，又富有想象力，在给人介绍自己的科研成果和思想时，常常想象出一些有趣的形象，让人觉得好玩又容易被人理解。这些形象也反映了它们的创造者的可爱之处。

其中不少形象到现在都还被很多人所津津乐道。比如说，有这样的两只妖和一只猫。

01 拉普拉斯妖

拉普拉斯妖是法国数学家拉普拉斯在19世纪初提出的一个假设。

这只妖知道宇宙中每个原子的确切位置和动量，在当时经典力学的知识框架下，通过牛顿定律就能了解宇宙发展的整个过程。

也就是说，他了解宇宙中过去、现在和未来任意时刻的状态。这样的存在，与其说是一只妖，还不如说就是全知全能的上帝。

这样的假设，隐含了一个令人沮丧的结论，那就是我们的命运实际上早就被安排好了。组成我们身体的分子，都会在牛顿定律的严格规则下运动，我们当下的一举一动，都是由上一个时刻的状态所决定的。

根据热力学第二定律，万事万物都将趋于熵最大化。也就是说，宇宙的混乱程度是会变得越来越大的，而这个过程并不可逆。也就是说，拉普拉斯妖无法把宇宙的发展倒过来观看，就像视频倒放一样。

就像一句话剧的台词里所说：“你无法通过搅拌将果酱和布丁区分开来”。或者像查理.芒格在《穷查理宝典》中谈到会计行业有职业道德败坏的人时，语重心长地告诫我们说：“如果你把葡萄干和大便搅在一起，你得到的仍然是大便”。

另外，随着我们对物理世界的认知跳出牛顿定律的框架，进入到相对论和量子力学的阶段，我们发现了微观粒子的不确定性原理，即不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度。

上面提到的两个物理规律，让我们可以认为拉普拉斯妖的设想并不成立。而这两个物理规律，又分别和下面要提到的另外两个有意思的形象相关。

02 麦克斯韦妖

麦克斯韦妖是英国物理学家麦克斯韦在19世纪后期提出的设想。

热力学第二定律的另一种等价的表述为，在没有外界干预的情况下，热量总是从高温物体转向低温物体的。

我们也知道，物体温度的高低是由其分子的运动速度决定的，分子的运动速度越快，物体温度越高，反之物体温度越低。

麦克斯韦妖却是可以违反这个定律的一只妖。假设有一个绝热的容器，容器里面的分子做着随机运动。容器的空间被分成两半，中间有一扇门，这扇门由麦克斯韦妖看守。它检查任何一个来到门口的分子，然后将运动速度较快的分子放入一边，而速度较慢的分子放入另一边。最终，其中的一边就会比另外一边温度高。

麦克斯韦之所以提出这样的设想，是他隐隐感觉，热力学第二定律似乎并不符合日常经验。确实，随着我们对生命现象的认知越来越深入，现在可以很轻易地指出，麦克斯韦觉得不对劲的地方在哪里：生命的成长就是不断变得有序的过程，在我们身体的细胞层面，有无数个麦克斯韦妖在替我们工作，把有用的分子拿进来，把不需要的分子放出去。

当然，麦克斯韦妖并没有违背热力学第二定律，是因为它筛选分子的过程，是需要能量的，而这个能量就需要从外部输入。我们可以找到方法分出混在一起的果酱和布丁，也可以想办法把葡萄干中的大便清洗掉，只是为此我们需要付出相应的努力。

03 薛定谔的猫

薛定谔的猫来源于奥地利物理学家薛定谔在20世纪提出的有关猫生死叠加的著名思想实验。

上文我们提到不确定性原理，也叫测不准原理，之所以说不能同时知道一个粒子的位置和它的速度，是因为当我们对其中一个量的测量越准，对另一个量的了解就越不确定。这也就意味着，当我们测试其中一个粒子的速度时，这个粒子的位置我们是不确定的。这样可以进一步推出，这个粒子此时的位置可以有多种状态，量子力学称其为叠加态，也就是说，它即在这里，又在其他地方。

和麦克斯韦一样，薛定谔感觉到这个原理也不符合日常经验，于是他构想了一个思想实验：假设在一个封闭的盒子里，有一只活猫和一瓶毒性气体，以及少量放射性物质。里面有一种开关装置，使得放射性物质衰变时，会释放出毒性气体并杀死这只猫。又假定放射性物质在之后的一段时候内，有50%的概率发生衰变，50%的概率不衰变。

那么问题来了，在这一段时间时候之后，猫是死是活呢？如果我们打开盒子，必然知道结果。但从量子力学的角度来看，在打开盒子之前，放射性物质有没有衰变是不可知的，而猫的生死也是不可知的。由此可以得出结论，在打开盒子之前，这只猫处于一种死与活的叠加态。

对于这样反经验反直觉的结论，爱因斯坦也很难接受，他为此曾经说过一句很著名的话：“上帝不掷骰子”。但尽管如此，量子力学包括它的不确定性原理已经成为公认的事实，量子计算机也成为热门的研究方向。

越来越多的人开始关注量子力学，也关心薛定谔的猫最终的命运。

总结

科学还在不断发展，我们对世界的认识也越来越深刻。

拉普拉斯妖背后所呈现的知识，曾经让我们第一次意识到，当我们掌握了最基本的宇宙规律，我们就有可能掌握了解释一切的钥匙，包括我们自己的命运。

麦克斯韦妖也让我们明白，我们作为神秘的生命现象中，拥有有序智能的代表物种，在这个寂静又无聊的宇宙中堪称为奇迹。

而薛定谔的猫又告诉我们，我们所生活的宇宙，远比我们原本想象的要有趣得多。这里充满着不确定性，包括我们每个个体的命运。正如《阿甘正传》里说：“生活如同一盒巧克力，你永远不知道下一颗是什么味道”。我们要想知道生活的真相，唯一的方法就是投身其中，全心全意地拥抱它。