第一推动丛书 综合系列：皇帝新脑 [The Emperor's New Mind] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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产品特色

编辑推荐

　　这是一本思想深刻的杰作，它阐释科学论题的新方式令人眼前为之一亮。作者彭罗斯是当今倍受推崇的数学家兼物理学家。
　　作者在该书中对“精神意识”这一论题涉及的学科进行了系统的介绍，并且提出了自己独到的观点。这对于人工智能发展有很好的启迪作用。
　　2018年新版的《第*推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。
　　随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。

内容简介

　　《皇帝新脑》对电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学以及哲学进行了广泛的讨论，体现了作者向哲学上最大问题——“精神-身体关系”挑战的大无畏精神。书中充满了天才般的猜测，重新衡量相对论和量子理论，以及对现代物理及人工智能的新看法。

作者简介

　　罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)，英国数学家兼物理学家，从1973年起担任牛津大学的罗斯·波勒数学教授，是全世界公认的很博学和有创见的科学家、思想家、哲学家。彭罗斯教授与史蒂芬·霍金教授曾合作研究黑洞及引力，并于1988年共获沃尔夫物理奖。
　　
　　译者介绍：
　　许明贤，1947年出生于上海，1968年毕业于清华大学无线电系，之后任教于中国科技大学。

　　吴忠超，1946年出生于福州，1968年毕业于中国科技大学无线电系，并任教于该校。1984年在霍金教授指导下，获得剑桥大学博士学位。

精彩书评

　　彭罗斯教授在这本曾获得1991年科学书籍奖的《皇帝新脑》中力图解答人类*大的迷题：人脑是如何思想的？彭罗斯是当今*受推崇的数学家兼物理学家之一，能以精深的数理来推论宇宙间的一切事物。
　　——《芝加哥论坛报》
　　
　　这本巨著徜徉于科学定律之间，重新衡量相对论和量子理论。作者提出他对现代物理及人工智能的新看法，建议人们必须彻底改变时间与空间的观念。
　　——《伦敦时报》
　　
　　这是一本学者的精心杰作，它阐释科学论题的新方式令人眼前为之一亮。
　　——《科学周刊》
　　
　　彭罗斯教授的《皇帝新脑》十分刺激……他的理论更新科学观念且充满了深远有趣的推测！
　　——约翰·波金弘，剑桥大学皇后学院院长
　　
　　作者以熟练的文笔向读者表达了经典物理和量子理论的缺失，进而引导读者去了解人工智能和脑意识的研究。
　　——《守护者日报》
　　
　　本书曾在《纽约时报》的畅销书排行榜上连续许多个星期。读来引人入胜且启发读者的思想。
　　——《今日物理报》
　　
　　此书可与*优秀的科学读物并列，它不但告诉读者当今的科学理论，更提供了未来科学发展的蓝图。
　　——《经济周刊》

目录

题献
敬启读者
译者序
前言
感谢
序言
第一章 电脑能有精神吗
引论
图灵检验
人工智能
用人工智能得到“快乐”和“痛苦”
强人工智能和西尔勒中文屋子
硬件和软件
第二章 算法和图灵机
算法概念的背景
图灵概念
数据的二进位码
撤屈一图灵主题
不同于自然数的数
普适图灵机
希尔伯特问题的不可解性
如何超过算法
撤屈的拉姆达计算法
第三章 数学和实在
托伯列南国
实数
有多少个实数
实数的“实在性”
复数
孟德勒伯洛特集的构成
数学概念的柏拉图实在
第四章 真理、证明和洞察
数学的希尔伯特规划
形式数学系统
哥德尔定理
数学洞察
柏拉图主义或直觉主义
从图灵结果到类哥德尔定理
递归可列集
孟德勒伯洛特集是递归的吗
一些非递归数学的例子
孟德勒伯洛特集像非递归数学吗
复杂性理论
物理事物中的复杂性和可计算性
第五章 经典世界
物理理论的状况
欧几里得几何
伽利略一牛顿动力学
牛顿动力学的机械论世界
撞球世界中的生活是可计算的吗
哈密顿力学
相空间
麦克斯韦电磁理论
可计算性和波动方程
洛伦兹运动方程：逃逸粒子
爱因斯坦和彭加莱狭义相对论
爱因斯坦广义相对论
相对论因果性和决定论
经典物理的可计算性：我们的立场如何
质量、物质和实在
第六章 量子魔术和量子神秘
哲学家需要量子理论吗
经典理论的问题
量子理论的开端
双缝实验
概率幅度
粒子的量子态
不确定性原理
U和R演化步骤
粒子同时在两处
希尔伯特空间
测量
自旋和态的黎曼球面
客观性和量子态的可测量性
复制量子态
光子自旋
大自旋物体
多粒子系统
爱因斯坦一玻多尔斯基一罗逊“矛盾”
光子实验：相对论的一个问题
薛定谔方程；狄拉克方程
量子场论
薛定谔猫
现存量子理论的不同看法
何处出了差错
第七章 字宙论和时间箭头
时间的流逝
熵的无情增加
什么是熵
第二定律在起作用
宇宙中低熵的起源
宇宙论和大爆炸
太初火球
大爆炸能解释第二定律吗
黑洞
空间—时间奇点的结构
大爆炸是何等特殊¨
第八章 量子引力的寻求
为什么需要量子引力
魏尔曲率假设的背后是什么
态矢量缩减的时间不对称
霍金盒子：和魏尔曲率假设的一个关联
态矢量何时缩减
第九章 真实头脑和模型头脑
头脑实际上是什么样子的
意识栖息在何处
头脑分裂实验
盲视
视觉皮层的信息加工
神经信号如何工作
电脑模型
头脑可塑性
并行电脑和意识的“一性”
量子力学在头脑活动中有作用吗
量子电脑
超越量子理论
第十章 精神物理的寻求
精神是做什么的
意识究竟是做什么的
算法的自然选择
数学洞察的非算法性质
灵感、洞察和创造性
思维的非言语性
动物意识
与柏拉图世界的接触
物理实在的一个观点
宿命论和强宿命论
人择原理
镶嵌和准晶体
与头脑可塑性可能的关联
意识的时间延迟
时间在意识知觉中的奇怪作用
结论：孩子的观点
跋

精彩书摘

　　第一章 电脑能有精神吗（部分）
　　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机那样的迟钝和初等。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。相反的，我们因为拥有以巨大的速度——至少比最快的田径运动员快4倍——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废弃建筑的装备而感到由衷的高兴。机器能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。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。相反的，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。
　　电脑能有精神吗
　　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
　　不知道制约自然的亚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）尺度问题的距离是要多遥远就有多遥远。它们肯定是遥远的！尽管如此，我将论证，正是在我们鼻子尖（不如说是后面），在我们的物理理解中，正是 在和人类思维和意识的运行相关的水平上，还存在巨大的无知！正如我将要解释的，甚至大多数物理学家还不承认这个无知。我还要进一步论断，黑洞和大爆炸与对这些问题的考虑的确 有相关之处，这真是令人吃惊！
　　我将要用证据来支持我提出的观点以说服读者。但是，为了理解这些观点我们还要做许多事。我们将要到奇异的国度以及陌生的研究领域中去旅游。我们要考察量子力学的结构、基础和困惑，狭义和广义相对论、黑洞、大爆炸、热力学定律、电磁现象的麦克斯韦理论以及牛顿力学的基本特征。当企图要理解意识的性质和功能时，哲学和心理学问题的作用就清楚地呈现出来了。除了设想的电脑模型外，我们当然要对大脑的实际神经生理学稍有些了解。我们要具备人工智能现状的某些观念，还需要知道什么是图灵机，需要理解可计算性、哥德尔定理以及复杂性理论的意义。我们还将深入到数学的基础甚至物理实在的最本质的问题中去。
　　如果，在这一切的结尾，读者对我要表达的不太传统的论证仍然无动于衷，那么我希望她或他从这个曲折迂回的，但我希望是激动人心的旅途中，得到某些真正有价值的东西。
　　……

前言/序言

　　许多伟大的数学家和物理学家觉得，要写一本外行能理解的书，如果不是不可能的话，也是非常困难的。直到今年，人们也许还认为，罗杰彭罗斯，这位世界上最博学和最有创见的数学物理学家之一，也属于这个范畴之内。我辈读过他的非专门性的文章和讲演的稍微了解一些底细。尽管如此，当发现彭罗斯在他的研究之余花费大量时间为见多识广的外行写下了这样美妙无比的书时，人们的确感到惊喜。我相信，该书会成为一部经典。
　　虽然彭罗斯的著述广泛地涉及相对论、量子力学和宇宙论，其关心的焦点乃是哲学家所谓的“精神身体问题”。几十年来，人工智能专家尽力说服我们，再有一两个世纪的时间（有些人已把这些时间缩短到50年！）电脑就能做到人脑所能做的一切。他们因为受年轻时读到的科学幻想的刺激，而坚信我们的精神只不过是“肉体的电脑”（正如马文闰斯基曾经提出过的）。他们想当然地认为，当电子机器人的算法行为变得足够复杂时，痛苦和快乐、对美丽和幽默的鉴赏、意识和自由意志就会自然地涌现出来。
　　有些科学哲学家（最著名者为约翰西尔勒，他的大名鼎鼎的中文屋子的理想实验为彭罗斯所深入讨论）强烈地反对这种看法。对他们来说，电脑和用轮子、杠杆或任何传递信号的东西运行的机械计算机并没有什么本质的不同（人们可用滚动的弹子或通过管道流动的水流制造计算机）。因为电流通过导线比其他能量形式（除了光）走得更快，它就能比机械计算机更快地摆弄信号，并因此能承担庞大复杂的任务。但是，一台电脑是否以一种比算盘更优越的方式“理解”它的所作所为呢？是的，现代电脑能以大师的风度下棋。它们是否比一群电脑迷曾经用积木搭成的方格游戏机（一种西文的初级游戏）对游戏“理解”得更好些？
　　彭罗斯的书是迄今为止对强人工智能的最猛烈的攻击。几个世纪以来，人们就一直反对还原主义者关于精神只不过是已知物理定律操纵的机器的宣称。但是，因为彭罗斯凭借从前的作者不能获知的资讯，所以他的攻击更加令人信服。从这本书可以看出，彭罗斯不仅是一位数学物理学家，而且是一位第一流的哲学家，他毫无畏惧地和当代哲学家斥之为无稽的问题进行搏斗。
　　彭罗斯还不顾一小群物理学家的越来越强烈的否定，敢于认可坚定的实体主义。不仅宇宙是“外在的”，而且数学真理自身也有其神秘的独立性和永恒性。正如牛顿和爱因斯坦那样，彭罗斯对物理世界和纯粹数学的柏拉图实体极其谦恭和敬畏。杰出的数论学家保罗厄多斯的口头禅是，所有最好的证明都记载在“上帝的书”上，数学家偶尔地被允许去瞥见一页半纸。彭罗斯相信，当一位物理学家或者数学家经历一次突然的“惊喜”的洞察，这不仅是“由复杂计算作出”的某种东西，而是精神在一瞬间和客观真理进行了接触。他感到惊讶，莫非柏拉图世界和物理世界（物理学家已将其融入数学之中）真的是合二为一？
　　彭罗斯用了不少篇幅论及以其发现者贝内特芒德布罗命名的芒德布罗集的著名的类分数维结构。虽然其局部放大在统计的意义上是自相似的，它的无限地盘旋的模式却以不可预见的方式不断地改变。彭罗斯（和我一样）觉得，若有人不认为这一奇异的结构不像喜马拉雅山那样是“外在的”，而且有侍人们像探险丛林那样去勘探，那真是不可理喻。
　　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争论，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、霍金辐射、炳、脑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系列片《星际旅行》中那样把宇航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是“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算的抽象的几何对象——因为过于专门化而不能被包括在此书之中。它是彭罗斯20多年对比量子力学的场和粒子更深刻的领域进行探索的结果。在他对理论的4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板画《升降》和《瀑布》之中。有一天彭罗斯躺在床上，他在“一阵狂热”之后摹想到四维空间中的不可能物体。他说，它是这样一种东西，甚至一个四维空间的生物遇到它的话也会惊叫：“天叼，这是什么东西？”
　　20世纪60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。不过，甚至使这一成就黯然失色的是他近年的另一项成就：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，不如说发现了它们，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体的奇异的新形态基元时，不禁大为惊奇。现代晶体学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。他的小指头告诉他，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感，但这件事体绝不是闹着玩的。
　　马丁·伽特纳

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