对科学的极限的一些思考

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一直以来都对科学本身有些疑惑与思考,关于科学的极限或者局限,在科学界外部,人文学者给出了很多解答,比如把真善美作为世界三极,科学只管真,人文管善美。 再如死守“自由意志”,说不能让科学玷污了人类的自由意志的荣耀balabala。虽然有的这些划分和回答能让我暂时满意,但始终觉得缺少“科学味”或者“逻辑味”。我更喜欢从科学本身出发来思考,看看有没有一些有趣的结果或者论断。

我的一些想法如下 (其实这些想法是互相关联的),希望能抛砖引玉,让我有机会听大家讨论然后能了解些我不熟悉的学科,思想和知识。

一些关键词:预测性,观测者,物质-意识

  1. 预测性:

科学 = 逻辑 + 实证。而实证简单说就是:数据说话 + 对未来预测。而“对未来预测”的终极版则是: 假设原则上我们知道了宇宙的全部科学规律,那么我们就能精确预测宇宙下一时刻会发生什么。上面这句话其实就是拉普拉斯的那句名言。 当时分析力学蓬勃发展,人们习惯于把宇宙看做巨大的机械钟表,这句话也是当时物理学家自信心爆棚的自然流露。

后来物理学的发展,有两支力量重创了拉普拉斯的决定论理想,他们分别是量子力学和混沌理论。量子力学是从微观本质揭示了所谓的“不确定性原理”,重创“决定论”,而混沌理论则是在经典力学内部掀起对决定论的革命。
在现在一般的科学书和哲学书里,一般都认为量子力学和混沌理论有效地保证了“自由意志”的空间,说宽点就是人文领域得救了。但我对这个回答是不太满意,因为这意味着经典力学的成功导致的“自由意志”的危机必须得靠几百年后的科学分支的发展来解救。

我认为,即使没有量子和混沌论,拉普拉斯的那个论断也会导出矛盾。而这个矛盾正是和观测者有关。 我的想法如下: 假设不考虑量子力学和混沌理论,那么拉普拉斯的那句话确实试用于不存在观测者的宇宙。
也就是说, 假设我们人类是在宇宙之外看这个宇宙,也就是“上帝”,那么这个宇宙的所有物质的演化原则上讲就是决定论的,只要我们知晓了“所有”科学规律,如果我们的计算能力足够强大,原则上我们能精确预测宇宙的未来。

实际上,即使是上一句话, 按照一般的对科学的理解, 也是有问题的: (1) 科学是相对真理,我们只能接近而不可能达到绝对真理,所以原则上我们不可能知晓“所有”科学规律;(2)现实里计算机的存储精度总是有限的。其中(1)这个说法虽然是普遍对科学的定义,我却不太满意,因为这还是在人文和哲学的角度在定义科学,没有科学味。

实际上,现在的分子动力学模拟(MD)就是让编程者扮演“上帝”的角色,这个人造的 “小”宇宙里,最基本的科学定律就是牛顿第二定律。在这个“小”宇宙里,科学确实是“绝对真理”。

然而,我们人类或者说个体的观测者却是生活在我们的物质宇宙里面的。我现在假设把计算机看做是人脑的外延,看做是人脑的一部分,那我们观测,思考,计算和预测都是有物质基础的,这个物质基础就是我们的大脑。这个大脑也是在宇宙里的。那么,如果某一时刻 t 这个大脑知道了这个时刻宇宙(包括它自己)的状态,就可以做计算来预测整个宇宙未来某时刻的状态。 然而,一般来说,大脑本身是无法储存它自己的状态信息的,这是因为:假设t时刻大脑的状态是A0, 在它储存了宇宙t时刻的信息(大脑本身状态的信息A+宇宙外物的信息B)后,大脑本身的状态就会变为A1,而如果大脑想储存这个A1信息的话,它自己的状态又会变为A2。。。这样无穷无尽,所以这么看大脑本身无法储存它的自己的状态信息。

然而,如果这个A0,A1,A2的序列最后是收敛的,收到An,或者在一个小范围内周期性震荡,那么这个An就是一种终极大脑状态!这时,大脑可以储存它本身的状态信息。

在An状态下,大脑对自己所在的宇宙(包括大脑自己)做预测时会出现一种奇妙的图景:我们知道,大脑作计算这个过程会改变大脑本身的状态,但如果大脑在t时刻处于An状态,那么这个计算过程对大脑状态的改变也会被包括在这个计算里,或者说含在预测结果中!这怎么理解呢?

我们可以形象地把人脑看做“模拟器” (http://www.swarma.org/vm/articles/relativity.htm),这个人脑在t时刻正确模拟出了t时刻的宇宙(包括大脑自己),我们可以认为所谓的在现实宇宙中人脑做“计算和预测”其实本质上就是这个模拟宇宙的演化,并且这个模拟宇宙有自己的时间流逝速度,与现实宇宙的时间流逝不一样,但在现实宇宙的t时刻这两个宇宙的时刻是重叠的(类似狭义相对论中不同参考系原点重叠)。现在现实宇宙中人脑开始做计算了,于是现实宇宙里这个人脑的物质状态开始演化。而因为是预测,模拟宇宙的时间流逝必然会远远快于现实宇宙。假设到了现实宇宙时刻t1,计算结束,这时人脑预测到现实宇宙t2时刻的状态,那么现实宇宙的t1时刻必然对应着模拟宇宙的t2时刻。 这么看的话,确实模拟宇宙会显示出计算过程对大脑状态的改变,所以说计算对大脑的改变也含在预测结果中。

至于A数列是否会收敛,我觉得可以从脑科学和MD (外加人为设置的人脑物质–信息–意识的映射关系表)两方面研究:

如果A确实无法收敛,则说明除了量子里的不确定原理,还有一个本质上的不确定原理:“大脑认知不确定原理”,或者说人脑无法彻底认知这个包含人脑的宇宙。

其实还有很多想法想讨论,比如如果是两个或者多个大脑,互相可交流,会如何? 从大脑模拟器的角度看回忆过去的本质是什么?上面的模拟器图景里有分形吗?分形维度是多少?怎么在这里构造分形? 等等。。。

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