皇帝新脑-第2章
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彭罗斯是数量不断增加的一伙物理学家的一员，认为当爱因斯坦说他的“小指”告诉他量子力学是不完备时，他并非顽冥不化或昏头昏脑。彭罗斯为了支持这一论争，把你指引向涵盖众多课题的旅途，诸如复数、图灵机、复杂性理论、哥德尔的不可决定性、相空间、希尔伯特空间、黑洞、白洞、霍金幅射、熵、头脑的结构以及许多当代研究的核心问题。狗和猫对其自身有“意识”吗？传递物质的机器可能在理论上把一个人好像在电视影集星际旅行中那样把航空员从上往下地扫描的办法从一处向另一处运送吗？进化在意识的产生中发现了什么存活的价值？是否存在超越量子力学的一种水平，它为时间的方向以及左右之间的差别刻上烙印？量子力学的定律，也许甚至更高深的定律，是否对精神现象具有根本的作用？彭罗斯对上述的最后两个问题的回答为“是”。他的著名的“扭量”
理论――在作为空间――时间基础的高维复空间中运行的抽象的几何对象――因为过于专门化而不能被包括在此书之中。它是彭罗斯花费了超过二十年的对比量子力学的场和粒子更深刻的领域进行探索的努力。在他对理论的四种分类，即超等、有用、尝试和误导之中，彭罗斯谦虚地把扭量理论和现在激烈争论的超弦以及其他大统一方案一道归于尝试类中。
彭罗斯从1973年起担任牛津大学的罗斯？玻勒数学教授。这个头衔对他甚为适合。因为W。W。罗斯？玻勒不仅是一位著名的数学家，还是一位业余魔术家。对数学游戏的强烈兴趣使他写下该领域的英文经典著作《数学游戏及漫笔》。彭罗斯和玻勒一样地热心于游戏。他在年轻时发现了一种称为《三杆》的“不可能物体”。（一个不可能物体是由于其自相矛盾的原因而不能存在的立体形态的图画。）他和他的父亲列奥尼，一位遗传学家，把三杆转变成彭罗斯楼梯，毛里兹？伊歇把它用于两幅众所周知的石版画：《升降》和《瀑布》之中。有一天彭罗斯躺在床上，他在“一阵热狂”之后摹想到了四维空间中的不可能的物体。他说，它是这样的一种东西，甚至一个四维空间的生物遇到它的话也会惊叫：“天哪，这是什么东西？”
二十世纪六十年代，当他和朋友史蒂芬？霍金合作研究宇宙论时，做出了也许是他最著名的发现。如果相对性理论“一直下去”都是成立的，在物理学定律不再适用的每一黑洞里必须有一奇点。甚至这一项成就和他近年的另一项成就相比较也显得黯然失色，彭罗斯只用两种形状的花砖就能以伊歇镶嵌的方法把平面铺满，但是这种镶嵌只能采取非周期性的形式。（你们可在拙著《彭罗斯镶嵌》中见识到有关这些讨人喜欢的形状。）
与其说他发明了它们，不如讲发现了它们，当时一点也没预料到它们有何用场。当人们发觉，他的镶嵌的三维形式是物质的奇异的新形态基元时，不禁大为惊奇。晶体学现代最活跃的研究领域便是探讨这类“准晶体”。
这也是好玩的数学找到预想不到应用的现代富有戏剧性的事件之一。
彭罗斯在数学和物理上的成就――我只能触及一小部分――源于他毕生对“存在”的神秘和美丽保持好奇之心。他的小指头告知他，人脑不仅仅是小导线和开关的集合。他的序言和跋中的亚当一部分是知觉生命的缓慢进化的意识曙光的象征。依我看来，他也就是彭罗斯――坐在离开人工智能领导者第三排的地方――敢于直言人工智能的皇帝没有穿衣服。彭罗斯的许多看法都富有幽默，但这件事体决不是闹着玩的。感谢我在著作此书时，曾得到过许多人的各种帮助，在此谨表感谢。尤其是，那些（特别是参与我所观看过的英国广播公司电视节目的）强人工智能的提倡者所表达的如此极端的人工智能的观点，在多年以前刺激了我着手这一规划。（然而，如果我早知道要完成此书竟要如此辛苦，恐怕当初就不敢开始！）许多人细读了手稿的小部分并提供了不少改善的建议，我对他们也表示谢意，他们是：托比？贝利、大卫？德义奇（他还十分帮忙地检验了我的图灵机编号）、斯图亚特？罕蒙帕希尔、詹姆？哈特尔、拉恩？休许斯顿、安古斯？马金泰、玛丽？詹？莫瓦特、崔斯坦？尼丹姆、特得？纽曼、埃利克？彭罗斯、托比？彭罗斯、沃尔夫冈？林得勒、恩格尔伯特？叙金和邓尼斯？西阿玛。我尤其鉴赏克利斯托弗？彭罗斯为我提供的孟德勒伯洛特集的细节以及约纳逊？彭罗斯提供的奕棋电脑的有用信息。我特别感谢柯灵？伯勒克摩尔、埃利希？哈斯和大卫？胡贝尔，他们为我审阅了
第九章，对于该章的领域我只能算是一个门外汉。正如我所致
谢的其他人那样，他们不对本书的任何错误负责。我感谢国家基金会的支持，其合同号码为DMS84－05644、DMS86―06488（赖斯大学，休斯顿，本书部分就是根据在该校作的演讲而成的）以及PHY86―12424（希拉库斯大学，在该校进行了关于量子力学的有价值的讨论）。我还十分感谢马丁？伽特纳，他极其慷慨地为本书写前言以及提供一些具体的评论。我最感谢我亲爱的瓦尼莎，她对好几章进行了细致的批评，提供了许多在文献上的帮助，在我最使人不能忍受时容忍我，她给了我所极需的深挚的爱情和支持。
序言
大会堂里有一个盛大的集会，标志着新的“超子”电脑的诞生。总统波罗刚刚结束了他的开幕词。他很高兴：他并不很喜欢这样的场合，对电脑也是一窍不通，只知道这种电脑即将为他赢得很多时间。制造商们向他保证，在这种电脑的诸多功能中，它还能代替他为那些他觉得如此厌倦的棘手的国家问题作决策。想到花费在它上面的金钱的数量，这种事最好是真的。他期待着能够在他那豪华的私人高尔夫球场上享受玩上许多小时高尔夫球的快乐――这是在他这小国家里所剩下为数不多的一块有相当面积的绿地。
亚当觉得置身于那些出席这一开幕典礼的人们之中不胜荣幸。他坐在第三排，两排前面坐着他的母亲：一个参加设计超子电脑的主要技术人员。凑巧的是，他的父亲也在那个场合――不过并没有得到邀请，现正在大厅后面被安全人员团团围住。在最后一分钟，亚当的父亲仍试图炸毁这台电脑。作为一小群灵魂意识委员会边缘活动分子的自命的“精神主席”，他给自己下达了这项任务。当然，他和他所带的所有炸药一下子就被各种电子的和化学的传感器给盯上了，对他惩罚中的一小部分就是他必须目睹这场开机运行的仪式。亚当对他的父母都没多少感情，大概这种感情对他来说也没有必要。
他所有的十三年是在极端的物质奢华中长大的，而这又几乎全部受惠于电脑。他可以得到他所希望的任何东西，只要碰一下按钮即可：食物、饮料、陪伴以及娱乐；而且还有受教育，任何时候只要他感到需要――就会由感人的彩色图像显示来加以说明。他母亲的地位使所有这一切成为可能。现在，总设计师正在结束他的发言：“……有1017以上的逻辑单元，这比组成我们国家中任何人的脑子神经的数目还要多！它的智慧将是不可想象的，不过幸运的是我们不必去想象，我们马上就有幸亲眼看到这种智慧：我请我们伟大国家的尊敬的第一夫人，伊莎贝拉？波罗来转动这个开关，让我们的超子电脑开动运行！”
总统夫人向前走去，有点儿紧张，也有点儿笨拙，不过她还是转动了开关。“嘘”的一声，这 1017逻辑单元进入运转时有一丝难以觉察的暗淡的光，每个人都在等待，不知道期望什么是好。“现在有没有观众想提出第一个问题来让我们的超子电脑开始工作？”总设计师问道。每个人都感到羞怯，生怕在众人面前出丑――尤其是在这个新的上帝的面前。一片寂静。“可是必须得有一个人来提问呀？”总设计师请求大家。可是大家都害怕，似乎感到了一个新的全权的威慑，亚当可没有这种恐惧。他和电脑一起成长的，他几乎知道作为一台电脑它可能会怎样感觉。至少他自认为他可能知道，不管怎样，他总是好奇。亚当举起手来。“呕，好的，”总设计师说道，“第三排的这位小青年，你要向我们的新朋友提个问题，是吗？”
第一章 电脑能有精神吗？引 论
电脑技术在过去的几十年间有了极其巨大的进展。而且，很少人会对未来的几十年内在速度、容量和逻辑设计方面的伟大进步有所怀疑。到那时候，今日的电脑将显得正和我们今天看早年的机械计算器那样的迟钝和初等。其发展的节律几乎是令人恐惧的。电脑已能以人类远远不能企及的速度和准确性实现原先是属于人类思维的独霸领域的大量任务。我们对于机器能在体力方面超过自己早已司空见惯，它并不引起我们的紧张。相反地，我们因为拥有以巨大的速度――至少比最健壮的人类运动家快五倍的――在地球上均匀地推动我们，以一种使几十个人相形见绌的速率挖洞或毁灭抛弃的建筑的装备而感到由衷的高兴。机器能使我们实现我们过去在体力上从未可能的事，真是令人喜悦：它们可以轻易地把我们举上天空，在几个钟头内把我们放到大洋的彼岸。这些成就毫不伤害我们的自尊心。
但是能够进行思维，那是人类的特权。正是思维的能力，使我们超越了我们体力上的限制，并因此使我们比同伙生物取得更加骄傲的成就。如果机器有朝一日会在我们自以为优越的那种重要品质上超过我们，那时我们是否要向自己的创造物双手奉出那唯一的特权呢？机械仪器究竟能否思维的问题――也许甚至会体会到感情，或具有精神――不是一个什么新问题1。但是，现代电脑技术时代的来临赋予它新的冲击力甚至迫切感。这一问题触及到哲学的深刻底蕴。什么是思维？什么是感觉？什么是精神？精神真的存在吗？假定这些都存在，思维的功能在何种程度上依赖于和它相关联的身体结构？精神能否完全独立于这种结构？或许它们只不过是（合适种类的）身体结构的功能？无论如何，相关结构的性质必须是生物的（头脑）吗？精神――也能一样好地和电子设备相关联吗？精神服从物理定律吗？物理定律究竟是什么？这些都被包括在本书我要试图探索的问题之中。要为这么崇高的问题寻求确定的答案当然是无理的要求。我不能提供这个答案：虽然有些人想用他们的猜测强加于我们，但在实际上，任何人也做不到。我自己的猜测在本书后头将起重要作用，但是我要清楚地把这些猜想和坚实的科学事实区分开来，并且我还要把这些猜想所根据的原因弄清楚。我不如这么说好了，有关在物理定律、数学性质和意识思维的结构之间的关系引起了某些显然全新的问题，我陈述了以前从未有人发表过的观点。这不是我三言两语即能足以描述的观点，因此需要写这么长篇幅的书。但是简略地讲，也许这样会引起一点误会，我至少能说，我的观点认为，正是我们现在对物理基本定律缺乏理解，才使我们不能物理地或逻辑地掌握“精神”的概念。我在这里不是讲，永远不可能很好地掌握这些定律。相反地，本书的部分目的即是企图在这一方面似乎有前途的方向去刺激将来的研究，并且想要提出某些相当特殊的、显然是新的关于“精神”实际上可在我们知道的物理发展中占据什么位置的建议。
我应该清楚地表明，我的观点在物理学家中是非传统的，并因此在目前不太可能被电脑科学家或生理学家所采纳。大部分物理学家会宣称，在人脑尺度下有效的基本定律已经完全知道。当然，在我们物理知识方面一般地仍有许多空白这一点，是无可争议的。例如，我们不知道制约自然的次原子粒子质量值以及它们相互作用强度的定律。我们还不能使量子理论和爱因斯坦的狭义相对论完全协调――遑论去建立“量子引力论”了。这种理论要使量子理论和他的广义相对论相协调。由于还没有量子引力论，人们就不能理解在已知基本粒子大小的1／100000000000000000000的不可思议的微小尺度下空间的性质，尽管我们以为自己关于比这更大尺度下的知识是足够的。我们也不知道这整个宇宙无论在空间上还是在时间上是有限的还是无限的，尽管这样的不确定性对于人类尺度的物理学似乎没有什么影响。我们不理解既作用于黑洞的核心又作用于宇宙本身大爆炸起源处的物理学。然而，所有这些问题似乎和人类大脑运行有关的“日常” （或稍小一些）尺度问题的距离是
