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推荐序
计算视角下的世界观

斯蒂芬·沃尔弗拉姆(Stephen Wolfram)可能是现在活着的最聪明的人。他探索世界的方式,他创造的工具,他的洞见,特别是他观察世界的视角,跟其他所有学者都不一样,是绝对独树一帜的。这本《万物皆计算:科学奇人的探索之旅》( Adventures of a Computational Explorer )是沃尔弗拉姆的散文和随笔合集,谈论了他自己的生活、工作和思想。我很荣幸为中文版作序。

沃尔弗拉姆出生于1959年,他——

● 15岁发表有关量子场论的学术论文;

● 20岁取得美国加州理工学院理论物理学博士学位;

● 22岁获得麦克阿瑟天才奖;

● 27岁创办公司并推出Mathematica数学软件,这个软件被全世界科研人员使用;

● 43岁出版《一种新科学》( A New Kind of Science ),重新解释整个物理学;

● 50岁推出Wolfram|Alpha,号称“人类知识检索引擎”;

● 55岁推出Wolfram语言,一种新的编程语言;

● 61岁,也就是2020年,开启“Wolfram物理计划”(The Wolfram Physics Project),致力于用最基本的运算规则推导全部物理定律,并且取得了相当大的成功;

● 2023年AI大爆发,又是沃尔弗拉姆出了一本书叫《这就是ChatGPT》,提出最新的洞见。

日常生活过于平淡,幻想的世界又太不合理,唯有探索和学问可抵岁月漫长。沃尔弗拉姆这样的奇人,是我们这个时代的珍宝。

我想借此机会简单讲讲沃尔弗拉姆的世界观。他这套思想还很新鲜,尚未流行,但我认为很可能是对的。如果你不知道,那可就太遗憾了。

你想不想知道,我们生活的这个世界究竟是怎么回事?它为什么有这样的规则?它是被谁创造出来的?它存在的意义是什么?我们存在的意义又是什么?我们是在玩一个大型多人在线网络游戏吗?这个世界是别人用计算机模拟出来的吗?

探索这些问题,人们首先想到的是用科学家的方法。但科学家并不研究这些问题。科学家研究的是这个世界 如何 运行,并不关心世界的 本质 是什么。科学家的工作是发现新现象,总结新规律,以便对世界未来会如何提供某种预测,比如预报天气。

科学知识很有用,但科学研究的目的不是回答世界的本质是什么。

那种大问题本来是留给哲学家的,但是单纯的哲学思辨在当今世界已经没有多少竞争力了,我们需要你拿出干货来,你得有坚实的证据才行。

这就导致在智能如此发达、科学知识如此丰富的今天,我们对“世界究竟是什么”仍然没有一个共识性的说法。

换句话说,我们缺少一个像康德一样的人物,能给我们一点框架性的洞见。

在我看来,沃尔弗拉姆就是这个时代的康德。他把现代物理学当作约束条件,自己坐在书斋里,纯粹靠逻辑推演,就得出了一个对世界的解释框架……他的手段是数学计算。

你相信吗?只凭数学计算,我们就能知道有关这个世界的很多事情。

我在得到APP的《精英日课》专栏中多次讲解沃尔弗拉姆的思想,这里我想把他的世界观总结为六个论点。

第一,这个世界的本质是计算。

你是否曾经感到奇怪,为什么物理定律都是用数学方程写的?为什么几乎所有学科都要用到数学?物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)早就问过这个问题,答案现在还是一个谜:为什么这个世界上的事情,如此精确地符合数学?哪怕考虑到量子力学的不确定性,那个不确定性的概率大小也严格符合数学方程。

你仔细想想,这很不寻常,世界似乎没有义务如此。但恰恰因为世界精确地符合数学,我们才能过上寻常的生活。

你早上买了六个馒头,自己吃了两个,留下四个准备中午和晚上再吃。等到中午你打开冰箱,发现四个馒头果然还在里面。

有客人要来访,你就先把房间打扫整洁。第二天客人来之前,房间果然还是那么整洁。

这些事情很平凡,但你想过没有,之所以如此,是因为这个世界是讲理的。它不会凭空给你弄丢一个什么东西,也不会无缘无故地给你把东西弄乱。

这个世界竟然如此有秩序,这就让我不太相信它是一个计算机模拟出来的游戏。因为如果是有人模拟的,那么游戏的运营者就可以随时修改游戏——也许搞搞软件升级,也许扮演神灵,看自己喜欢谁就多给谁一点好处,讨厌谁就制造一些惩罚……

然而并没有。我们这个世界存在着“能量守恒”之类的定律,每件事情都能找到原因,是一环扣一环的连锁反应,并没有外人插手的迹象。

这就强烈暗示,世间万物是按照某种基本法则在自动运行。

在沃尔弗拉姆看来,世间万物的一切运动,都是在做计算:它们只是在执行某个算法而已。统治世界的不是别的,是数学。

第二,这个世界允许你有意识。

计算世界可以有无数种,但不是每个世界都允许有人存在。那人到底是什么呢?

简单地说,人是一种有意识的生物。沃尔弗拉姆认为,意识是一种有连贯线索的主观体验。

你之所以相信自己是活的,自己不是一个被动的物体,是因为你有人生的经历。你从小到大每时每刻经历的各种事情连续起来,让你能给自己讲出一个故事。有这个故事,你才有“自我”的概念。

沃尔弗拉姆的一个洞见是,意识不等于智能。智能是非常普遍的东西,无非是计算的精巧度。世间万物都在做计算,只要这一组计算足够复杂、足够精巧,我们就可以说这是一种智能。计算机程序是有智能的,人当然也有智能。但是人除了有智能之外,还有意识。

意识,是对智能的某种简化和降级。比如你在一个房间里跟一些人说话,如果用充分的智能描写,我们必须把房间里每个分子的振动、视觉、听觉等所有的信息都包括进去,但那不是“人”需要的。人想要的是简化了的故事,必须忽略很多很多东西。让你形成意识的那个故事版本,往往不但是对现实的简化,而且是对现实的扭曲。

我们之所以有意识,是因为我们能对智能做出主观的取舍,对世界形成个性化的解读。

正是靠着这个简化和扭曲的故事,我们才觉得人生很有意义。

第三,为了允许你有意识,世界的物理定律不能是任意的。

我认为这一点是沃尔弗拉姆迄今为止最重要的发现。他很早以前就有了这个思想的苗头,然后从2020年开始,用一系列数学推导把理论变得完整。

简单地说,沃尔弗拉姆发现,要想允许有意识的智慧生物存在,这个世界的时空就不能是任意的,它必须具有一定的性质。

而那些性质,恰好就是物理学家熟知的狭义 /广义相对论、量子力学和统计物理学的样子!

具体细节不好讲,这里我们单说时空的性质。沃尔弗拉姆的逻辑推理过程差不多是下面这样的。

  1. 为了允许物体存在,你这个世界必定有某种相当于“空间”的性质。具体是什么样的无所谓,但我们总可以想象那是一个由无数个点排列成的坐标系统,一个点阵。
  2. 为了让世界有秩序,点阵中每个点的状态必须是根据某种定律和当前的局面算出来的。
  3. 计算要一步一步进行,所以这个世界需要有次序,也就是“时间”。
  4. 为了让其中的有意识生物形成连贯叙事,这个世界需要满足因果不变性,也就是每个观察者观察到的事实应该跟他所在的坐标系无关。

好,那么沃尔弗拉姆推算出来,仅仅是这些看似很平凡的要求,就决定了这个世界的时空必定满足狭义相对论。

换句话说,我们这个世界的物理定律之所以如此,是因为只有如此,才能让“我们”在这里体验秩序。

当然,不符合这些要求的计算系统也可以是一个世界,只不过那样的世界里没有有意识的智慧生物而已。

第四,我们对世界只能有非常有限的理解和控制。

既然世界是讲理的,世间万物只是在本分地做着计算,那你可能会设想,我们能不能提前算出来它们的结果呢?这样不就可以预测世界的行为了吗?

有些事情的确是如此。比如我们不需要一帧一帧地模拟地球在太阳系中的运动,我们用更简单的算法就能提前算出未来数百万年内任何一个时间点,地球上任何一个地点是白天还是黑夜……正如我们不用算也知道“太阳每天都会从东方升起”。

但是并不是所有东西都能这么预测。

沃尔弗拉姆平生最得意的一个发现叫作“规则30”。这是一个叫作“元胞自动机”的游戏,纸面上有无数个格子(元胞),每个格子下一步是变成黑色还是白色,完全由它旁边的格子和某种非常简单的规则所决定。就这样一个演化系统,如果是基于某个特定的规则——那个第30号规则,那么它未来会变成什么样,就无法用快捷方式算出来。

你只能老老实实地按照那个基本规则,一步一步地把整个演化推演一遍。沃尔弗拉姆把这叫作“计算不可归约”(computational irreducible)。

只要是足够复杂的系统,就一定是计算不可归约的,也就无法跳过步骤提前预知结果。

复杂系统的计算不可归约性告诉我们,真实世界本质上是不可预测的。

天气、股市、经济、流行趋势,这些都是我们即使在理论上也不可能准确预测的复杂系统。因为我们不能预测,所以我们也不可能百分之一百地掌控。

这就是说,对于AI这样的新生事物,虽然我们很想通过“超级对齐”去全面掌控它,但实际上是不可能绝对掌控的。

只要是足够复杂的事物,就一定会出现一些让你感到意外的事情。

但正因为这样,这个世界才永远都有意思。

第五,我们仍然可以探索科学。

我们永远不可能全知全能,但我们永远都可以再多知道一点。沃尔弗拉姆说,伴随着每个计算不可归约系统的一个特点,是其中总有无限多个“可归约的口袋(pocket)”,也就是一些局部有效的规律。

我们不可能完美预测股市走向,但我们总可以说一些像“如果市场上大多数投资者失去信心,股市一定往下走”这样的局部规律,从而做出某些不保证绝对正确,但很可能正确的预测。

所有的规律,都是对真实世界的计算的某种压缩。我们搞科学研究也好,平时思考也好,都是为了寻求这些规律。

“可归约的口袋”这个数学性质决定了,这样的规律总是可以找到,你永远都找不完。这也就意味着,在未来任何时候,不管科学多么发达,世界上总是有一些事情是我们当时不知道,又恰好可以经过研究知道的。

科学探索这门业务可以永远进行下去。

这件事非常重要。这说明我们永远需要好奇心,世界永远有值得你探索的地方。

第六,生而为人的最高使命是创造新的价值。

沃尔弗拉姆的另一个核心概念叫“计算等价性原理”(Principle of Computational Equivalence),意思是所有的复杂系统,只要足够复杂,就都是同等复杂的。

比如说,整个人类社会之复杂,和一袋空气之复杂,是同样的复杂。数学上没有什么客观的判据能说明人类社会比一袋空气更高级。

而这就是说,世间不存在什么客观的价值观。

那你说我们为什么喜欢人类社会,而对一袋空气不感兴趣呢?只是因为我们是人。我们的价值观是由我们经历的历史所决定的。人类社会之所以让我们感觉这么宝贵,是因为我们经历过整个人类的历史,我们有记忆,我们的基因之中有人类演化的痕迹,仅此而已。

一切价值观都是主观的。既然是这样,人类社会发展的方向就不会有什么客观的指引,而只应该由当时的人自行决定。

AI永远都不能替人决定喜欢什么,因为AI永远不可能真正拥有我们的历史记忆。

所以沃尔弗拉姆认为,AI时代最高级的工作就是创造新的可能性。搞科学也好,艺术也好,产品也好,如果你能创造一个原本没有的,而人们又喜欢的事物,你就是在为人类社会发展指明方向。

沃尔弗拉姆首先是个“计算探索者”,你也可以说他是数学的使者。

如果不是沃尔弗拉姆,我真的很难想象仅仅用数学推导就能知道这些。这些推导的结果让我们深感庆幸:这个世界不会被任何人掌控,它总有值得探索的空间,它认可每个人的自由并且鼓励创造。

谁不服都不行,因为这不是人为设定的信仰——这些是 数学 告诉我们的。

万维钢
科学作家、得到APP《精英日课》专栏作者 3MaMLmTEEZOv1U7Z0bOb4P4lMCoQVMwWafrFqXWePOLNPCAv6Y++0ZBkR+orfSRu

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