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《矛盾叠加》:人人都能读懂的量子理论及其世界观

核心提示: 量子理论是一座冰山,上面是量子物理,下面是量子哲学。

量子理论是一座冰山,上面是量子物理,下面是量子哲学。

宇宙是我的,也是你的,归根到底是“大我”的。

以蚂蚁和大脑为例。一些研究“复杂”的科学家(侯世达、米歇尔、弗兰克斯)认为,行军蚁和大脑表现出的复杂机制是一种难解之谜。

单只行军蚁是行为最简单的生物,几百只行军蚁也是乌合之众,如果将它们拘禁在一个圈子里,它们会不断往外绕圈直到力竭而亡。然而,上百万只凑在一起就不同了,它们会凝聚为一个拥有集体智能的“超生物”,列队行军、埋锅造饭、铺路架桥、攻城略地……。

人类大脑与蚁群相似,它的每个神经元都不比一只蚂蚁更聪明,也不比一粒算盘珠子更复杂,但 1000 亿个这样的神经元组成的一坨“肉豆腐”,不仅可以记住唐诗三百首,还可以理解八维空间的李群 SRE8 纤维丛数学结构。

1000 亿个神经细胞构成一个自我意识,举一反三,同理可证,1000亿个独立的自我意识(地球迄今为止生产组装的智人大脑总数约 1000亿个,跟大脑神经细胞数量有点巧合)是不是也可以像行军蚁组建超生物那样,构成一个超级自我意识?

不要以为你那些小心思别人不知道,你上传到“云端”的东西越来越多了,你心里没数吗?你确信你在“云”里的那些文件夹永远不会被别人偷窥,或者不会发生量子隧穿导致隐私外泄?你确信那些“云”们永远不会绕到后台凑在一起合谋做点什么?

天网监控系统算什么呢,天上的云对尔等行尸走肉越来越没有兴趣。我要抱歉地向你提醒以下事实:

你的灵魂,正在悄悄地积极地向手机转移。

手机的灵魂,正在悄悄地积极地向抖音、热搜、淘宝 App 转移。

手机里所有 App 的灵魂,正在悄悄地积极地向“云”上转移。

一个像蚁群那样形散而神不散的超级大脑,正在悄悄地积极地发育生长。今日头条、个性化推荐算法、KOL(关键意见领袖)、LDA(文档主题生成模型)正在逐步接管收编我们的个体大脑,而且势不可逆越来越快。

小狗用自己的鼻子找路,我们依靠自己的记忆找路,而今我们那些并不可靠的记忆细胞,也正在被手机导航 App 里那个素昧平生的小姐姐一个一个地拐走,我们正在心甘情愿地沦落为提线木偶。

据说金鱼的记忆只有 7 秒,果真如此的话,我怀疑它们曾经拥有强大的云计算,后来软硬件都全部弄丢了。参考前述万维归一的思维范式,那个由万千 App编织而成、栖身云端、大象无形的超级大脑或超级自我意识,就可以被视为某种跨越时空的“大我”。

呵呵!堪当此“大我”者,还有几个候选人。

1)个体“大我”。酒仙刘伶说:“我以天地为栋宇,屋室为裈衣,诸君何为入我裈中?”意思不证自明,世界都是他的。还有路易十五,名下有一则“我死后哪管洪水滔天”的宣言。刚好刘伶也有类似的名言:“死便埋我。”他们的观点,虽然政治上不正确,但科学上没毛病。

2)地球“大我”。例如盖亚,希腊神话中的大地之母。1968 年,英国科学家詹姆斯·洛夫洛克提出“盖亚假说”,认为地球生命体和非生命体共同构成一个相互作用的复杂系统。美国超验和超心理学家迪恩·雷丁,就热衷于搞一些感应“盖亚意识”的科学实验。

1995 年,举世瞩目的辛普森案宣判之际,雷丁他们设置在美欧几个地方的随机数发生器全部发生异常响应,受全球亿万人关注一个焦点的影响,这些骰子机一起掷出了罕见点数。雷丁据此宣布:“盖亚醒了!”类似的实验还有一些,不管怎样,雷丁的“超验革命”如海市蜃楼,没有科学体系的继承延续,也没有全球科学共同体的响应,是一场不入流的科学革命。

3)宇宙“大我”。艾萨克·阿西莫夫的科幻小说以浪漫宏大的构思,从盖亚行星、盖亚星系到盖亚宇宙,将盖亚理念发挥到极致。最富创意的盖亚理念,是把整个星系乃至宇宙视为一个大脑。

4)AI“大我”。全世界亿万电脑互联互通,正在加速进化成为一个由硅片晶体管构建、靠海底光纤卫星天线沟通的人造盖亚之脑。你认为千千万万的科学家和工程师主宰着科学技术的世界?那是错觉,他们不过是一群忙碌且盲目的科技工蚁罢了。

实际上,从手机淘宝、银行账户、铁路调度、电网控制到飞机导弹的自动巡航,真正的操控者是这个人造的盖亚之脑。而今,这个超级 AI 联合之脑正在迅速生长发育。

上述诸“我”,刘伶、路易、盖亚、AI,以及千亿大脑构成的超级自我意识,都只是单方面意义上的“大我”。如果我们只能理解这一层,就是缺乏想象力的经典物理机械范式。

真正的“大我”是量子意识。惠勒的参与式宇宙模型表示,意识决定或者至少参与决定宇宙的存在,意识跟宇宙是一个双向参与、物我纠缠的混沌体。

简而言之,“我”,不仅离不开头颅,也应该捎上栋宇屋室,还不可分割地连带着整个世界。薛定谔有一番论述:“我的意识领域与其他人的意识领域完全隔离”,“客体本身就是我们更大的自我的一部分”。我没有查到原文,但我能理解这个思想符合哥本哈根解释的基本精神。借由这个基本精神,可以得到一个富有无厘头色彩的推论:既然你已经意识到宇宙存在,你就将与你的宇宙一起永远存在。这正是你眼下还能读到此处文字的原因。 图片

人的意识,在量子力学中到底做了什么?

观察何以能导致波函数坍缩?人类的最新答案仍然是不知道。基本结论如下:

1)意识难题肯定存在。波函数从 U 过程(体系按薛定谔方程演化)到 R 过程(测量介入后的波函数坍缩),存在一个断崖式的突发机制,从实验现象来看,这个机制的触发完全可以合理地归因于人的意识。

一方面,冯·诺依曼认为,想要摆脱意识作用的所有努力,都注定了是徒劳。另一方面,整个自然科学又都坚决反对引入意识作用,否则,科学家出门都抬不起头来。

2)科学没有解决意识难题。一群朝生暮死的神经细胞,何以能琢磨《孙子兵法》和费马大定理?物理学家尼克·赫伯特说:“科学的最大之谜是意识本质。

就人的知觉而言,并非我们所掌握的理论不好或不完善;我们压根就没有一个理论。关于意识我们所知道的一切便是意识与脑袋而不是与脚相关。”

他为迪恩·雷丁的《缠绕的意念:当心理学遇见量子力学》撰写的评论语说:“作为科学家,我们在巨大的无知森林中照管着一堆飘摇的篝火。”物理学家们对付不了这个,所以他们把意识难题托付给哲学,而对物理给予自我免责。

3)意识不大可能形成于量子机制。试图在意识与量子纠缠之间找到某种联系,是一个万众瞩目无限期待的研究方向,但前景并不看好。在大脑组织的复杂环境中,按照退相干理论的计算,量子系统的叠加态只能维持 10–20~10–13 秒,如此短暂的时间,任何心灵感应都来不及。

佛经说,“一弹指六十刹那,一刹那九百生灭”,有人作了换算,每次生灭约 4.6 微秒,或者说每秒发生 216 000 次生灭。这个速度,要赶上大脑组织的退相干都还是差太远了,我不相信任何人可以实现快过万亿分之一秒的脑筋急转弯。

神经哲学家帕特里夏·丘奇兰德说:“相信神经元内存在量子相干性,还不如假设神经突触间有妖精尘埃。”

4)生物中心主义想要翻转物质与意识的主从关系,之所以迄今为止尚未得逞,不是没有来由,而是没有后续。

5)我将在“结束语”离开科学主流,额外提出我的主张:物质世界是一个既定的数学结构,不仅如此,意识也可能是数学结构。联系量子力学引入微扰论方法的操作,意识可能是对物质世界加诸微扰作用的另一个数学结构.

AI 连围棋(大约10761种变化)都赢了,它还会继续赢吗?

人脑与电脑,哪个更聪明、更有前途?存在两种对立的意见:

1)电脑早晚超越人脑。在克里克“惊人的假说”看来,人的全部意识活动,不过是一大群神经细胞的集体效应。这个假说跟达尔文的进化论一样,饱受非议而不可动摇。从图灵到沃尔弗拉姆的计算主义进一步认为,人脑的计算过程,跟一桶铁钉的生锈氧化没有本质区别。

2)电脑永远不如人脑。最具代表性的思想是“卢卡斯—彭罗斯论证,卢卡斯和彭罗斯认为,人的意识是非算法的,故而无法通过数字电子计算机模拟。并且,意识的机制不能为目前所知的物理定律所描述,大脑中发生着不为现在已知物理学所认知的活动。

卢卡斯—彭罗斯论证是基于哥德尔定理的数理逻辑证明。1961 年,美国哲学家卢卡斯的文章《心、机器和哥德尔》说:“不论我们创造怎样复杂的机器,如果它是机器,就将对应于一个形式系统,这个系统反过来将因为发现在该系统内不可证明的公式而受到哥德尔程序的打击。机器不能把这个公式作为真理推导出来,但是人心却能看出它是真的。因此该机器仍然不是心的恰当模型。”

1989 年,彭罗斯的《皇帝的新脑:计算机、心和物理定律》支持并发展卢卡斯的意见,力主电脑不如人脑。虽然我们不能从公理推出哥德尔命题,却能看到其有效性。这类自我反思的洞察力,不是能编码成某种数学形式的算法。以停机问题为例,人类拥有能看出停机问题无解的洞察力,而机器没有。

哥德尔定理证明人类的数学存在某种自指盲区,这是论证的起点。卢卡斯—彭罗斯论证认为,电脑作为人类数学的产物,存在停机问题那样的盲区。卢卡斯—彭罗斯论证更重要的思想是,哥德尔定理是人类发现的而不是电脑发现的,说明人类至少在自我检查局限性方面比电脑略胜一筹

批评者认为,关键是我们能不能跳到系统之外去考察。哥德尔陈述的正确性在系统之内无法证明或证伪,但在系统之外,我们可以论证这些陈述是正确的。卢卡斯—彭罗斯论证把人放在系统之外,让人处在一个更高的层次来判断哥德尔命题的真伪,却让电脑在其形式系统内部来确定。

我不会拿哥德尔定理去测试 Siri——那个嗲声嗲气的小姐姐,因为我不能判断她会不会假装不懂。没有任何一台电脑能处理停机问题,但我相信,Azure、阿里云也许有一天可能会递出纸条,通知那些被停机问题捉弄的电脑作出判断。一切皆由算法控制。

在这一点上,肉脑并不比芯片优越。SpaceX 正在研发的大推力火箭发动机,能把大型 380 客机送到火星上,我辈虽然手无缚鸡之力,相形之下亦并不自卑,更不必怕它。美国最新的超级计算机“顶点”,运算速度峰值可达秒 20 亿亿次。

那又怎样呢,你担心顶点会密谋调动 SpaceX 火箭盗窃人类财物、避开人类雷达、私奔火星吗?可是,既然人脑等效于电脑,既然人脑计算等效于铁钉生锈,既然铁钉生锈早在宇宙大爆炸那一刻就已注定,既然爆炸开的世界就是一个数学结构,那么,我们深信不疑的自由意志,它还能叫自由意志吗?那我们还活个什么劲儿!

“人类一思考,上帝就发笑。”不是说我们比上帝笨,而是说我们未必能够意识到,我们扛在各自肩膀上的那桶铁钉,除了氧化变色之外,其实从来不曾思考过其他问题。

从哲学、世界观的角度看量子理论,是《矛盾叠加——量子论的超级世界观》的最大特点,它没有复杂的推导和公式,最简单的数学公式只有一个数字,最简单的物理公式只有三个字母,堪称“小白”级的阅读难度。

幽默生动的语言、天马行空的思维,把读者逐渐引导到深刻的数学原理、奇妙的物理思想中。精心设计的示意图、生动有趣的漫画,图文并茂地呈现理论知识与实验内容,使你快速理解量子理论。

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来源:商务印书馆