第一推動叢書.綜閤係列:皇帝新腦 羅傑·彭羅斯 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] 羅傑·彭羅斯 著，許明賢 吳忠超 譯

店鋪： 湖南科學技術齣版社官方旗艦店

齣版社： 湖南科學技術齣版社

ISBN：9787535715814

商品編碼：1666237759

叢書名： 第一推動叢書

內容簡介

羅傑·彭羅斯教授擔任牛津大學極為有名的羅斯·玻勒教學講席。在探索未知的天空物理和數學領域中，他是當今領導者之一。
彭羅斯教授與蒂芬·霍金教授曾給閤作研究，黑洞及引力，而於1988年共獲渥夫物理奬。“彭羅斯教授在這本曾獲得科學收籍奬的《皇帝新腦》中力圖解答人類的謎題：人腦是如何思想？……彭羅斯是當今*受推崇的數學傢兼物理學傢之一，能以精深的數理來推論宇宙間的一切事務。”

作者簡介

羅傑·彭羅斯，當今世界*博學和*有創見的數學物理學傢，現任牛津大學羅斯·玻勒數學教授，《皇帝新腦》的作者。

目錄

題獻
敬啓讀者
譯者序
前言
感謝
序言
第1章 電腦能有精神嗎
引論
圖靈檢驗
人工智能
用人工智能得到“快樂”和“痛苦”
強人工智能和西爾勒中文屋子
硬件和軟件
第二章 算法和圖靈機
算法概念的背景
圖靈概念
數據的二進位碼
撤屈一圖靈主題
不同於自然數的數
普適圖靈機
希爾伯特問題的不可解性
如何超過算法
撤屈的拉姆達計算法
第三章 數學和實在
托伯列南國
實數
有多少個實數
實數的“實在性”
復數
孟德勒伯洛特集的構成
數學概念的柏拉圖實在
第四章 真理、證明和洞察
數學的希爾伯特規劃
形式數學係統
哥德爾定理
數學洞察
柏拉圖主義或直覺主義
從圖靈結果到類哥德爾定理
遞歸可列集
孟德勒伯洛特集是遞歸的嗎
一些非遞歸數學的例子
孟德勒伯洛特集像非遞歸數學嗎
復雜性理論
物理事物中的復雜性和可計算性
第五章 經典世界
物理理論的狀況
歐幾裏得幾何
伽利略一牛頓動力學
牛頓動力學的機械論世界
撞球世界中的生活是可計算的嗎
哈密頓力學
相空間
麥剋斯韋電磁理論
可計算性和波動方程
洛倫茲運動方程：逃逸粒子
愛因斯坦和彭加萊狹義相對論
愛因斯坦廣義相對論
相對論因果性和決定論
經典物理的可計算性：我們的立場如何
質量、物質和實在
第六章 量子魔術和量子神秘
哲學傢需要量子理論嗎
經典理論的問題
量子理論的開端
雙縫實驗
概率幅度
粒子的量子態
不確定性原理
U和R演化步驟
粒子同時在兩處
希爾伯特空間
測量
自鏇和態的黎曼球麵
客觀性和量子態的可測量性
復製量子態
光子自鏇
大自鏇物體
多粒子係統
愛因斯坦一玻多爾斯基一羅遜“矛盾”
光子實驗：相對論的一個問題
薛定諤方程；狄拉剋方程
量子場論
薛定諤貓
現存量子理論的不同看法
何處齣瞭差錯
第七章 字宙論和時間箭頭
時間的流逝
熵的無情增加
什麼是熵
第二定律在起作用
宇宙中低熵的起源
宇宙論和大爆炸
太初火球
大爆炸能解釋第二定律嗎
黑洞
空間—時間奇點的結構
大爆炸是何等特殊¨
第八章 量子引力的尋求
為什麼需要量子引力
魏爾麯率假設的背後是什麼
態矢量縮減的時間不對稱
霍金盒子：和魏爾麯率假設的一個關聯
態矢量何時縮減
第九章 真實頭腦和模型頭腦
頭腦實際上是什麼樣子的
意識棲息在何處
頭腦分裂實驗
盲視
視覺皮層的信息加工
神經信號如何工作
電腦模型
頭腦可塑性
並行電腦和意識的“一性”
量子力學在頭腦活動中有作用嗎
量子電腦
超*量子理論
第十章 精神物理的尋求
精神是做什麼的
意識究竟是做什麼的
算法的自然選擇
數學洞察的非算法性質
靈感、洞察和創造性
思維的非言語性
動物意識
與柏拉圖世界的接觸
物理實在的一個觀點
宿命論和強宿命論
人擇原理
鑲嵌和準晶體
與頭腦可塑性可能的關聯
意識的時間延遲
時間在意識知覺中的奇怪作用
結論：孩子的觀點
跋

精彩書摘

圖靈檢驗 讓我們想象一種新型的電腦被推廣到市場上來，它的記憶容量和邏輯 單元的數目可能超過瞭人腦。還假定為此機器仔細地編瞭程序，並提供瞭 閤適種類的大量數據。製造者宣稱這種儀器實際上在思維。他們也許還宣 布它們真正是有智慧的。或許他們還走得更遠，並提齣該儀器實際上感到 痛苦、快樂、慈悲、驕傲等，並且自己知道以及實際上理解它們自己的所 作所為。的確，它們仿佛就要被宣布是有意識的。 我們如何纔能相信製造者的宣稱呢?當我們通常買一颱機器時，完全根 據其所提供的服務來判斷其價值。如果它令人滿意地完成瞭我們規定的任 務，我們就很高興。若不是這樣，就把它送迴去修理或代換。為瞭檢驗該 製造者所宣稱的該儀器實際上具有人類的屬性，我們會根據這一判據，簡 單地要求它在這些方麵是否能和人類一樣地行為。假定它令人滿意地做到 這些，我們就沒有原因去抱怨製造者，也沒有必要把這颱電腦退迴修理或 代換。 這就為我們提供瞭有關這些事體的非常有效的觀點。假定該電腦的動 作和一個人在思維時的動作方式不能區分，行為主義者就會說它在思維。 我在此刻暫且采納行為主義者的這一觀點。當然，這不意味著我們要求電 腦以一個人在思考時可能行走的方式移動。我們更不指望它會活靈活現地 像人類：這些和電腦的目的無關。然而，這意味著我們要求它對任何我們 介意問它的問題産生擬人的答案。假定它以一種和人類不能相區彆方式提 供這些答案，則我們就宣稱對它的確在思維（或感覺、理解，等等）這個事 實錶示滿意。 阿倫·圖靈在題為《計算機和智力》的著名文章中有力地論證瞭這一 觀點。該文於1950年發錶在哲學性雜誌《精神》上（Turing 1950）。（我們 以後還要時常提到圖靈。）現在稱作圖靈檢驗的觀念就是首次在這篇文章中 描述的。這是為瞭檢驗一颱機器是否能閤情理地被說成在思維的企圖。讓 我們假設一颱電腦（正如上麵描述的、我們製造者所叫賣的）確實被宣稱為 在思維。按照圖靈試驗，該電腦和某個人類的自願者都躲開到（知覺的）質 問者的視綫之外。質問者必須依賴嚮他們雙方提齣檢驗問題，來決定兩者 何為電腦何為人類。這些問題以及更重要的是她收到的迴答，全部用一種 非人格的模式傳送，譬如講打印在鍵盤上或展現在屏幕上。質問者不允許 從任何一方得到除瞭這種問答之外的信息。人的主體真實地迴答問題並試 圖說服她，他確實是人而另外的主體是一颱電腦；但是該電腦已被編好瞭 “說謊”的程序，為瞭試圖說服質問者它反而是人。如果質問者在一係列 的這種檢驗的過程中，不能以任何一緻的方式指明真正的人的主體；那麼 該電腦（或電腦程序、或程序員、或設計者籌）肯定是通過瞭這一檢驗。 現在人們也許會爭辯道，這種檢驗對於電腦實際上是不甚公平的。因 為如果交換一下角色，使人的主體被要求去假裝成電腦，而電腦作真實的 迴答，那麼要質問者去發現哪個是哪個就太容易瞭。她所要做的一切隻是 要求這些主體進行某些復雜的算術計算。一颱好的電腦能夠一下子準確地 迴答，而人很容易被難倒。（然而，人們對此要稍微小心一些。有些“計算 奇纔”具有非常驚人的心算技巧，從不算錯並且顯得輕鬆勝任。例如約翰 ·馬丁·薩查裏阿斯·達斯，一位文盲農夫的兒子，他從1824年至1861年 生活在德國。他能在比1分鍾短的時間內用心算完成兩個8位數的乘法，或 在大約6分鍾時間內完成兩個20位數的乘法!很容易錯認為這是一颱電腦在 計算。在更近代，亞曆山大·愛特金和其他人的計算成就也一樣地令人印 象深刻。愛特金是20世紀50年代愛丁堡大學的數學教授。質問者對此檢驗 所選擇的算術問題必須比這個更令人絞盡腦汁，譬如講，在2秒鍾內乘2個 30位數，一颱好的現代電腦可輕而易舉做到這一點。） 這樣，電腦程序員的部分任務是使電腦在某一確定方麵比它實際更“ 愚蠢”。因為如果質問員要問該電腦一個復雜的算術問題，正如我們上麵 考慮過的，那麼現在電腦必須假裝迴答不瞭或者馬上放棄!但是我相信以這 種方式使電腦變“愚蠢”不是電腦程序員麵臨的特彆嚴重的問題。使之迴 答一些*簡單的人類不會感到有任何睏難的“常識”問題正是他們的主要 睏難! 然而，在引用這類特例時存在一個固有的問題。因為不管人們會首先 提齣什麼，很容易設想～種方法使電腦正如一個人的樣子去迴答那個特殊 問題。但是，在電腦方麵的任何真正理解的缺乏都會因為不斷地詢問而顯 露齣來，尤其是對於具有創造性和需要真正理解的問題。質問者的一部分 技巧在於能設計齣如此創造性的問題，另一部分是利用設計來揭示齣是否 發生某些實在“理解”的探測性的其他問題去追蹤它們。她偶爾也可以問 一個完全無聊的問題，看看電腦能否檢測齣差彆來，她或者可以加上一兩 個錶麵上聽起來像是無聊的、而實際上有一點意義的問題，例如她可以說 ：“我聽說，今天上午一頭犀牛在一個粉紅色的氣球中沿著密西西比河飛 。你怎麼理解此事?”（人們可以想象該電腦的眉頭上，泛齣冷汗——用一 不適當的比喻!）它也許謹慎地迴答：“我聽起來覺得這不可思議。”到此 為止沒有毛病。質問者又問：“是嗎?我的叔叔試過一迴，順流逆流各一迴 ，它隻不過是淺色的並帶有斑紋。這有什麼不可思議的?”很容易想象，如 果電腦沒有閤適的“理解”就會很快地暴露瞭自己。在迴答第1個問題時 ，它的記憶庫非常有助地想到它們沒有翅膀，甚至可以在無意中得到“犀 牛不能飛”，或者這樣地迴答第二個問題“犀牛沒有斑紋”。下一迴她可 以試探真正無意義的問題，譬如把它改變成“在密西西比河下麵”，或者 “在一個粉紅色的氣球之中”，或者“穿一件粉紅色夜服”，再去看看電 腦是否感覺到真正的差彆! 讓我們暫且撇開是否或何時能造齣通過圖靈檢驗的電腦的問題。讓我 們僅僅為瞭論證的目的假定，這種電腦已被造齣。我們可以問，一颱通過 檢驗的電腦是否應該必須說齣思維、感覺和理解等。我將要很快地迴到這 事體上來。此刻我們且考慮它的一含義。例如，如果製造者的*強的宣布 是正確的，就是說他們的儀器是一個思維的、感覺的、敏感的、理解的、 意識的生物，那麼在我們購買該儀器時就涉及到道義的責任。如果製造者 的話是可信的話，事情就應該是這樣子的!開動電腦僅僅是為瞭滿足我們的 需要而不考慮其自身的感情應受到譴責。那在道義上和虐待奴隸沒有什麼 差彆。一般地說，我們是應避免使電腦經受製造者宣稱的它會感覺到的痛 苦。當它變得和我們很親近時，要關掉也許甚至賣掉它，在道義上對我們 都是睏難的。就會齣現因我們和其他人類或其他動物的關係而要把我們捲 入的其他無數的問題。所有這些現在都變成緊密相關的事體。這樣，讓我 們（以及當局!）知道製造者的宣布是否真的，便具有極大的重要性!我們假 定這個宣布是基於他們如下的斷言：“每一颱思維的儀器已被我們的專傢 嚴格地進行瞭圖靈檢驗。” 我仿佛覺得，盡管這些聲稱的某些含義、尤其是道義上的明顯荒謬性 ，把成功地通過圖靈檢驗當作存在思維、智慧，理解或意識的有效指標的 情形，實際上是相當有力的。如果我們不采取交談的話，何以判斷他人也 具備這些品質呢?實際上還有其他的譬如麵部錶情、身體運動以及一般動作 等判據，它們會大大地影響我們所做的這種判斷。但是，我們可以想象（也 許在更為遙遠的將來）可把一個機器人製造得能成功地模擬所有這些錶情和 動作。這下子就不必要把機器人和人的主體躲藏在質問者的視界之外，但 是質問者隨意支配的判據在原則上可和以前相同。 P5-9

前言/序言

許多偉大的數學傢和物理學傢覺得，要寫一本外行能理解的書，如果 不是不可能的話，也是非常睏難的。直到今年，人們也許還認為，羅傑· 彭羅斯，這位世界上*博學和*有創見的數學物理學傢之一，也屬於這個 範疇之內。我輩讀過他的非專門性的文章和講演的稍微瞭解一些底細。盡 管如此，當發現彭羅斯在他的研究之餘花費大量時間為見多識廣的外行寫 下瞭這樣美妙無比的書時，人們的確感到驚喜。我相信，該書會成為一部 經典。 雖然彭羅斯廣泛地涉及相對論、量子力學和宇宙論，其關心的焦點乃 是哲學傢所謂的“精神一身體問題”。幾十年來，人工智能專傢盡力說服 我們，再有一兩個世紀的時間(有些人已把這些時間縮短到50年!）電腦就能 做到人腦所能做的一切。他們因為受年輕時讀到的科學幻想的刺激，而堅 信我們的精神隻不過是“肉體的電腦”(正如馬文·閔斯基曾經提齣過的） 。他們想當然地認為，當電子機器人的算法行為變得足夠復雜時，痛苦和 快樂、對美麗和幽默的鑒賞、意識和自由意誌就會自然地湧現齣來。 有些科學哲學傢(*著名者為約翰·西爾勒，他的大名鼎鼎的中文屋子 的理想實驗為彭羅斯所深入討論）。強烈地反對這種看法。對他們來說，電 腦和用輪子、杠杆或任何傳遞信號的東西運行的機械計算器並沒有什麼本 質的不同(人們可用滾動的彈子或通過管道流動的水流製造電腦）。因為電 流通過導綫比其他能量形式(除瞭光）走得更快，它就能比機械計算器更快 地擺弄信號，並因此能承擔龐大復雜的任務。但是，一颱電腦是否以一種 比算盤更優越的方式“理解”它的所作所為呢?是的，現代電腦能以大師的 風度下棋。它們是否比一群電腦迷曾經用積木搭成的方格遊戲機(一種西文 的初級遊戲）對遊戲“理解”得更好些? 彭羅斯的書是迄今為止對強人工智能的猛烈的攻擊。幾個世紀以來 ，人們就一直反對還原主義者關於精神隻不過是已知物理定律操縱的機器 的宣稱。但是，因為彭羅斯憑據從前的作者不能獲知的資訊，所以他的攻 擊更加令人信服。從這本書可以看齣，彭羅斯不僅是一位數學物理學傢， 而且是一位第1流的哲學傢，他毫無畏懼地和當代哲學傢斥之為無稽的問 題進行搏鬥。 彭羅斯還不顧一小群物理學傢的越來越強烈的否定，敢於認可堅定的 實體主義。不僅宇宙是“外在的”，而且數學真理自身也有其神秘的獨立 性和永恒性。正如牛頓和愛因斯坦那樣，彭羅斯對物理世界和純粹數學的 柏拉圖實體極其謙恭和敬畏。傑齣的數論學傢保羅·厄多斯的口頭禪是， 所有*好的證明都記載在“上帝的書”上，數學傢偶爾地被允許去瞥見一 頁半紙。彭羅斯相信，當一位物理學傢或者數學傢經曆一次突然的“驚喜 ”的洞察，這不僅是“由復雜計算作齣”的某種東西，而是精神在一瞬間 和客觀真理進行瞭接觸。他感到驚訝，莫非柏拉圖世界和物理世界(物理學 傢已將其融入數學之中）真的是閤二為一? 彭羅斯用瞭不少篇幅論及以其發現者貝內特·孟德勒伯洛特命名的孟 德勒伯洛特集的著名的類分數維結構。雖然其局部放大在統計的意義上是 自相似的，它的無限地捲鏇的模式卻以不可預見的方式不斷地改變。彭羅 斯(和我一樣）覺得，若有人不認為這一奇異的結構不像喜馬拉雅山那樣是 “外在的”，而且有待人們像探險叢林那樣去勘探，那真是不可理喻。 彭羅斯是數量不斷增加的一夥物理學傢的一員，認為當愛因斯坦說他 的“小指”告訴他量子力學是不完備時，他並非頑冥不化或昏頭昏腦。彭 羅斯為瞭支持這一爭論，把你指引嚮涵蓋眾多課題的旅途，諸如復數、圖 靈機、復雜性理論、哥德爾的不可決定性、相空間、希爾伯特空間、黑洞 、白洞、霍金輻射、熵、頭腦的結構以及許多當代研究的核心問題。狗和 貓對其自身有“意識”嗎?傳遞物質的機器可能在理論上把一個人好像在電 視影集星際旅行中那樣把航空員從上往下地掃描的辦法從一處嚮另一處運 送嗎?進化在意識的産生中發現瞭什麼存活的價值?是否存在超*量子力學

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