利維坦 - 孤獨的宇宙中，人類是個例外嗎？－鑽石舞台

Nov 07 Mon 2022 17:00
利維坦 - 孤獨的宇宙中，人類是個例外嗎？

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利維坦按：

愛因斯坦曾說，「宇宙的永恆之謎在於其可理解性，宇宙能被理解是個奇蹟。」不過，就可理解性（comprehensibility）來說，該如何定義呢？樂觀的人認為，在不久的未來，技術奇點將由超越現今人類並且可以自我進化的機器智能、或者其他形式的超級智能的出現所引發。由於其智能遠超今天的人類，因此技術的發展會完全超乎全人類的理解能力，甚至無法預測其發生。

悲觀者也不乏其人。根據美國專利數和世界技術突破的狀況來看，人類技術創新的速率在1873年達到頂峰，之後便開始趨緩。技術的背後是數學和科學，而後兩者的局限是否會限制我們人類對於宇宙的認知和理解？正如文中作者所言，既然我們認定草履蟲和狗狗都不會思考物理現實的本質，那麼，我們智人又該如何自證認知的局限性問題呢（或許未來發現了更高階的地外文明，則另當別論）？

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我的狗狗真的很聰明，做到了許多沒有一定智商做不了的事，但我仍舊懷疑有些概念是他無法想象的，甚至是想都沒法想。他可以聽指令好好坐着，或是去撿球，但我懷疑他根本想不到裝狗糧的金屬罐頭是用加工過的石頭做的。

我懷疑他根本無法想象天空中慢慢划過的那道白線是由一種機械產生的，而且這種機械也同樣是由加工過的石頭做成的。我還懷疑他也根本無法想象在天空中飛的那些改造狗糧罐頭看上去那么小只是因為它們飛得太高了。

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另外，我很好奇，是否有辦法能讓我的狗狗至少知道這些概念的存在？沒過多久，這個問題就在我的腦海中擴散開去。很快，我就開始好奇是否有些概念是我也不知道的：我甚至從來都沒想到過它們是否存在，更不用說深思概念背後的原理了。我是否有辦法了解那些超越我想象極限的事物？

我在嘗試回答這些問題的過程中產生了更多疑問。在這篇文章中，我會依次介紹10個問題。這些問題有助於我們認識我最初的那些疑問，有助於我們了解它們的利害關係，也有助於我們解答這些疑問——這點確實和我們息息相關。

我們是否可以了解超越想象極限的事物？如果可以，又能了解這些事物的哪些方面？這類問題部分與涉及人類智慧的生物學功能有關，部分與人類最偉大的認知理論（尤其是語言和數學）有關。同時，這類問題還涉及是否存在某種超越我們這個世界的物理現實，或者是否存在某種高等非人類生命形式的文明，他們製造的計算機中運行着無數種模擬現實。

此外，這類問題還與我們的技術產物有關，這些技術角度上的「孩子」是否會在將來某一天超越我們的認知水平？從下面這10個問題來看，人類特殊論就處於風雨飄搖之中了[1]。

或許，我們比我們願意承認的更像狗（或是單細胞草履蟲）。雖然人類歷史見證了無數人類智慧的勝利，但下面這些問題描繪的是一幅截然不同的畫面：我想強調的是，人類如今的各種成就——語言、科學、數學——受到了多麼大、多麼可怕的限制。

一、在某些定義模糊的尺度上，我們人類是聰明，還是愚蠢？

這個問題看上去並不複雜。在很長一段時間裡，地球生物的最高智力水平增長得很是緩慢，甚至可以說有點止步不前。即便是現在，人類大腦在處理與運動相關的感知信息時都經常使用各類算法詭計，從而讓大腦做儘可能少的實際思考。

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這意味着，對人體來說，智力背後的代價相當高昂。事實證明，以單位質量為計算標準，大腦的新陳代謝消耗極為龐大，遠超幾乎其他所有人體器官（心臟和肝臟是例外）。因此，某個器官越聰明，就需要越多的養料，否則它就會死亡。從進化角度上說，變聰明恰恰是愚蠢的表現。

到目前為止，我們還不知道大腦這個硬件是怎麼讓我們擁有抽象智能的。我們不明白「大腦是怎麼製造意識」的。不過，鑑於更高的智力必然要求更大的腦容量、更高的代謝成本，進化可能會讓人類停留在最低程度的抽象智能水平上，只要能讓智人在自己的生態位上活下來即可。

要知道，哪怕只是最低程度的智力水平，也足以讓人類勉強度過長達數百萬年的狩獵和採集生活，直到我們幸運地開啟了新石器時代革命。

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這個結論正確嗎？

要想真正回答我們是聰明還是愚蠢這個問題，首先得知道，智能分為好幾種。感知外部世界的能力就是一種智能，一種認知能力；記憶過去事件的能力也是一種智能；籌劃未來行動的能力也是一種智能。此外，還有很多認知能力是其他生物擁有但我們人類不具備的。

即便只考慮我們人類自己創造的智能，情況也是如此：在執行計算任務時，現代數字計算機在很多很多方面都遠勝我們。另外，的確有一小部分認知類任務，人類的表現仍舊優於我們發明的數字計算機，但隨着時間的推移，這類任務的數量也在不斷縮水。

或許，人類的數學展現的只是現實的一角，而且是很小的一角。

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這種情況仍會改變。未來地球生命的能力很有可能會超過當前的數字智能計算機。這種認知能力膨脹的感覺並不是我們這個歷史階段特有的。想想在地球上生活的所有生物的集體認知能力。想象我們現在用一張圖展現這種集體認知能力在數十億年歷史長河中的變化。

可以斷言，無論我們使用何種精細的時變分析技術，無論我們如何具象化所謂的「認知能力」，都可以得到結論：地球生命的總體認知能力變化曲線斜率一定嚴格為正。畢竟，歷史上從來沒有哪個階段出現了這樣的情況：地球生物圈中生物實體擁有的最高水平認知能力出現衰退。整個生物圈從來沒有失去提升各種生物認知水平的能力。

另外，隨着時間的推移，不僅所有地球生物的各種認知能力得到了深化，而且認知能力的種類也得到了提升，也即地球生命開發出了越來越多的認知能力。從很多角度上說，地球生命都變得越來越聰明了。如果我們認為這種趨勢能夠延續到未來，那麼就一定會得出結論：未來一定會有某種、甚至某幾種生命擁有如今所有地球生命（包括我們人類）都不具備的強大認知能力。

雖然我們經常標榜人類整體有多聰明，但相比未來人類（乃至未來的其他地球生物），我們目前的認知能力只能說是高度有限。

然而，在心安理得地接受這個結論之前，我們還得更仔細地觀察一下前面那張認知能力圖。實際上，直到大約5萬年前，地球生物的整體智能都始終是平穩、緩慢地增長。不過，之後，隨着智人踏上這條最終產生了現代科學、藝術與哲學的發展軌跡，地球生物的整體智能水平迎來了一次飛躍。

目前看來，我們或許仍處於這次「飛躍」之中，智能水平或許仍會大幅加速提升。同時，我們掌握的智能種類數量也大大超越了祖先。

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二、人類祖先的認知能力與現代科學家、藝術家和哲學家之間似乎出現了巨大鴻溝，這是什麼原因導致的？

對於在稀樹草原上生活的無毛猿來說，像粒子物理學標準模型、柴廷不完備定理和禪宗寓言「牧牛十篇」這樣的埋藏在人類認知宮殿深處的瑰寶，不會給身體健康帶來任何顯而易見的好處。實際上，掌握這些能力還有可能讓他們付出巨大的健康成本。那麼，為什麼我們現代人類就掌握了這些能力呢？

要想回答這個問題，有必要先來看看人類最具普適性的成就，它們也是人類認知能力的最生動展示：科學與數學。藉助科學和數學，人類的認知能力大大提升，思維也大大開闊，創造了從印刷機到人工智能的諸多技術成就。

此外，隨着時間的推移，文化和技術發展逐漸累積，最終放大了開闊思維的正面效應。反過來，後者又加速了文化和技術的發展。這種良性循環使得人類的認知能力大大超越了僅靠遺傳、進化可以達到的高度，甚至有可能導致人類祖先與現代科學家、藝術家和哲學家在認知能力上的鴻溝。

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不過，雖然這種良性循環提升了人類的原初認知能力（就是通過遺傳、進化獲取的那些），但目前尚不清楚是否能為我們提供全新的認知能力。事實可能是，這種循環永遠也做不到這點。如果真是這樣，那麼這種良性循環產生的科學與數學即便是在未來也永遠無法突破循環最初啟動時人類擁有的原初認知能力的限制。

這也同時為人類祖先與現代人類認知能力的巨大差異提供了另一種解釋。或許，這種差異根本不是「鴻溝」，更準確的描述方式應該是：廣闊知識田野中的一道小缺口。在一篇題為「數學在自然科學領域中的不合理有效性」（1960）的文章中[2]，匈牙利裔美籍理論物理學家尤金·維格納（Eugene Wigner）提出了這樣一個問題：為什麼我們的數學理論能夠「如此有效」地捕捉物理現實的本質？

答案或許是，我們的數學可能根本不有效，它捕捉的可能只是現實的一角，而且是很小的一角。數學之所以看上去如此有效，是因為我們的視野範圍就局限在這一隅之地，局限在我們能夠想象的極少數幾個物理現實領域。

這樣一來，有意思的問題就不再是為什麼人類的思維能力遠超祖先生活的必需，而是我們的思維能力是否達到了理解現實所需的最低水平。

三、在如此強大的思維能力的幫助下，我們是否有可能創造全新的科學與數學形式，從而觸及我們本來無法想象的物理現實層面？或者，我們會永遠禁錮於目前已有的這些科學與數學形式上？

早在1927年，英國科學家約翰·伯頓·桑德森·霍爾丹（John Burdon Sanderson Haldane）就在論文集《可能的世界》（Possible Worlds）中提出了這個問題的早期版本。他寫道，「我現在懷疑，宇宙不僅比我們猜想的更加怪異，而且比我們能夠猜想的還要怪異。」

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在隨後的幾年裡，類似的說法層出不窮，它們都暗示宇宙比我們可以「想象」或「思慮」的更加「怪異」。然而，由於這些觀點的提出者都有自己的事業，他們基本上都沒有具體討論這類問題的內涵。

他們的觀點通常是，宇宙比我們當前可以想象的更加怪異，是因為人類目前的科學知識還存在局限性，而非人類的思維能力本身就存在無法突破的天花板。舉個例子，霍爾丹就認為，只要我們「站在不同視角上」，現實就會向我們敞開大門：「終有一天，人類會做到我這篇文章中暢想的事情，從非人類思維的觀點上看待物質的客觀存在。」

在隨後的幾十年裡，這個問題的其他形式開始在學術文章中出現——大多是在對「意識本質」問題[3]以及與此緊密相關的「心身問題」的研究中[4]。這些對意識和思維的研究呼應了霍爾丹的觀點，嘗試從章魚、病毒、昆蟲、植物乃至整個生態系統的角度看待問題，以尋找超越人類的智能。

這些研究中有許多都是非正式的，反映了「意識本質」問題模糊、難以確定的本質。好在，我們仍可以以更加嚴謹的方式深入探討「人類思維是否可以突破當前的局限性」這個問題。

就拿最近非常熱門的觀點（實際上早已有之，並非最近才出現）來說，很多人覺得我們所在的這個宇宙就是某些擁有極強技術能力的外星種族製造的計算機中的模擬世界。這種觀點其實可以無限延伸：或許，這些模擬出人類宇宙的外星種族自己也是如此，生活在擁有更高技術能力的外星種族製造的計算機模擬世界中。

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從另一個角度上說，在不太遙遠的未來，我們人類也完全有可能製造模擬宇宙，並且讓裡面充滿具備「認知能力」的生物。而且，這些模擬宇宙中的生物也可以製造自己的模擬宇宙，以此類推。最終的結果就是一層又一層的智慧物種。每一層都會用計算機模擬出一個宇宙產生下一層智慧物種，而我們人類就處於其中的某一層中。

於是，「我們是否生活在模擬世界中？」這個問題就變得有些複雜了：對某些層級的生物來說，是的，我們人類的確生活在模擬世界中；但對另一些層級的生物來說，不是，我們人類非但不是生活在模擬世界中，而且正是我們創造了他們的模擬世界。出於討論的需要，我們把前提限定在人類的確生活在模擬世界中。這就引出了下一個問題。

四、只生活在計算機模擬中的生物是否有可能通過計算機精確地模擬創造了他們的「更高層」生物？

如果答案是否定的，那麼我們在這個宇宙中想到的一切都只是更高層生物掌握的所有知識的一小部分。同時，這也意味着存在某種我們根本無法想象的深層現實。

當然，這個問題的答案其實也取決於「模擬」和「計算機」這兩個術語的精確定義。不過，形式系統理論和計算機科學的許多定律都告訴我們，無論我們採用何種定義，這個問題的答案都是否定的。

在此，我不想深入闡釋這些表明我們人類認知能力受限的定理。相反，我想後退一步，把這些定理看作人類數學內容的例子，看作人類數學能力、想法的例子。也就是說，人類數學中有相當一部分內容已經證明我們的認知能力高度受限，不足以全面認識現實。不過，除了這些之外的其他數學內容又如何呢？

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五、拋開內容不談，人類科學和數學的形式是否也表明我們的認知能力高度受限呢？

翻開任何一本數學教科書，你都會看到公式後面附着解釋性的語句。人類的數學其實就是有史以來所有數學教科書中各種公式和解釋性語句的總和。

現在，請注意，教科書上的每一個公式和每一句解釋性語句都是一串有限的符號，一串由52個拉丁字母和一些特殊符號（比如「+」和「=」）組成的可視化有限序列。舉個例子，1+1+y=2x就是一個有限序列，由整個有限符號集中的8個元素構成。我們所說的「數學證明」其實就是這類有限序列組成的字符串。

人類數學的這一特徵對理解最廣泛意義上的現實有舉足輕重的意義。套用伽利略的話，我們目前掌握的所有物理知識——也即我們對物理現實基礎的嚴謹理解——都是用數學語言寫就的。即便是那些不那麼嚴謹的科學也都是用類似數學這樣的有限符號串構建的。這就是人類描述科學的預言，也是我們掌握的知識的表現形式。因此，我們對現實的認識其實只是一個由有限符號序列構成的龐大集合，其中每個有限符號序列都包含着有限符號集中的元素。

請注意，數學教科書上的這些符號序列本身的含義其實並不複雜，甚至可以說與獻祭用的羊內臟上的紋路或是龜殼燒制後出現的裂紋圖樣也沒有什麼不同。我們的科學與數學僅僅是一個由各種符號構成的有限集合，而這些符號本身並沒有任何含義。

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這個結論並不新鮮，實際上，哲學領域的很多工作都是由此生發開去的。相關研究試圖將我們的科學、數學理論形式精確化，具體方式則是將所用的有限符號序列同外在事物聯繫起來—— 也即認知科學和哲學領域所謂的「符號基礎問題」。數學領域也試圖用類似的方式解決這個問題，也即拓展形式邏輯，使其囊括現代模型理論（這個理論研究語句及其描述的模型之間的關係）和元數學（用數學研究數學）。

現代科學與數學都是用有限符號序列構建的且具有排他性：除了這些有限符號序列之外，現代數學推演中再也沒有其他工作和形式了。這點才真的令人震驚。

六、這些有限符號串——構成人類數學和科學語言的外在形式——究竟是物理現實的必需特徵，還是恰恰反映了人類將物理現實形式化的局限性？

這個問題還會立刻引發下一個問題：

七、如果人類的數學拓展到了足以囊括無限符號串的程度，那麼我們對物理現實的感知會出現怎樣的變化？

如果以有限速度計算，那麼使用無限符號序列的無限證明不能在有限時間內得到結論。要想在有限時間內得到結論，那我們的認知能力就得達到足以執行「超計算」或者說「超圖靈計算」的程度，那是使用功能比現在的計算機強大得多的設備才能實現的假想境界。

舉個例子，假如我們在火箭上搭載一台計算機，然後火箭加速到接近光速，這樣計算機就能利用相對論效應把海量計算壓縮到有限時間內。

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然而，即便有了超計算，這種人類當前數學形式的擴展，也仍舊是以人類數學的形式呈現的。如果不用有限符號構成的有限序列串描述數學，那會是什麼樣子？

美國哲學家丹尼爾·丹尼特（Daniel Dennett）等人指出，人類數學以及更廣泛意義上的科學所使用的形式，只是碰巧符合人類語言的形式而已。實際上，從路德維希·維特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）開始，哲學家們就開始普遍把數學看作人類語言的一種特例了。這種觀點認為，數學的語法就和人類語言的語法一樣，肇始於對話與交流。

令我驚嘆的，則是人類語言的局限性，而且這種局限性似乎是普遍存在的。

人際交流的內在設計與形式邏輯和圖靈機理論吻合。部分哲學家認為這是一種幸運，一種絕妙的巧合。我們碰巧發明了一種符合形式邏輯的認知工具，也即人類語言。這些哲學家認為，這意味着，我們也同樣有能力完全理解物質宇宙的各種定律。

持反對意見的人可能會帶着強烈諷刺的語氣評論說：「人類正好擁有理解全部物理現實所需的認知能力，一點不多、一點不少。這得多幸運才行！」他們同樣會好奇，只能通過信息素軌跡構建「宇宙規則」的螞蟻是否會下結論，自己竟然這麼幸運，正好擁有理解「世界運行規律」的認知能力；向光性植物是否會下結論，自己竟然這麼幸運，恰好擁有可以追蹤太陽的認知能力，同時也可以以此為基礎構建「宇宙規則」。

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人類語言允許遞歸，於是我們就可以從有限的字母表中挑選符號構築抽象的符號序列。而且，事實上，人類也確實創造了各種各樣的預言。諾姆·喬姆斯基（Noam Chomsky）等語言學家對此驚嘆不已。然而，令我驚嘆的，則是人類語言的局限性，而且這種局限性似乎是普遍存在的。

八、我們目前的認知能力可以構築出各種數學和物理理論是不是只是一種幸運的巧合？或者，用拗口一點的話說，我們是不是就是無法想象僅憑現在的認知能力無法表述的數學和物理內容？

以單細胞生物草履蟲為例，就是那種漂浮在海洋上或是死水塘中的橢圓形生物。如果某個「問題」不會對生活產生直接影響，那麼草履蟲無法想象與這個「問題」相關的概念——和我的狗狗一樣——似乎是顯而易見的。

對於有關現實問題的可能答案——當然是我們認為的可能的答案——草履蟲無法理解，而且它們也無法理解問題本身。不過，從更基本的角度上說，草履蟲也從來不會想到有可能提出有關物理現實本質的問題。

因此，我們可以說，與問題及其答案相關的認知性概念是理解物理現實的關鍵工具，而草履蟲無法掌握這種工具。草履蟲甚至很可能連我們所說的「理解物理現實」是什麼意思都不知道。而造成這個結果的原因，歸根到底是草履蟲認知能力的局限性。

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可是，我們人類就那麼不同？完全擺脫了這種局限性？實際上，幾乎可以肯定人類的認知能力也同樣存在局限性。於是，我們就有了這篇文章的倒數第二個問題。很是有些諷刺意味的，這是個涉及自我參照的問題：

九、就像草履蟲永遠都不會明白「問題」的概念一樣，是否存在某些全面理解物理現實必需的認知組件由於人類大腦的限制而永遠超乎我們的想象？

要想解釋清楚這個問題，首先強調一下它沒有提到的內容可能頗有助益。首先，所謂「我們永遠都不可能知道的」究竟指的是什麼？我們對這個問題本身又可以有多少了解？這個問題沒有施加任何限制。

實際上，有很多事物雖然我們永遠不可能「知道」，但我們仍有能力想象它們。在所有我們永遠都不可能知道的事物中，連想象都無法想象的其實只占很小很小的一部分。因此，嚴格來說，這個問題應該是問，我們對於這個小得多的子集能夠「感知」到什麼？

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舉個例子，在量子力學的多世界詮釋中，雖然我們永遠無法知道其他世界分支中究竟發生了什麼事，但完全可以想象[5]。在此，我關心的不是那種完全不可知的信息，也不是那些僅僅是因為我們無法直接觀測所以才不知道的科學變量的取值，比如哈勃望遠鏡觀測範圍之外的那些事件，以及黑洞視界之內的事件。

我們之所以永遠不可能知曉這些事件，原因很簡單，那就是憑我們現有的工程能力還觀測不到它們，而非任何科學和數學（人類大腦構建的）方面的內在限制。換句話說，我們是可以知曉這些事件的，只是還沒有找到通往這些事件的道路。

因此，這個問題問的其實是，存在哪些我們永遠都意識不到（更別提描述或是運用）的、從本質上就不可知的認知內容。

我們的後代可以想象的事物似乎很可能要比我們多。

對草履蟲來說，它連什麼是「問題」都無法想象，也即對草履蟲來說，「問題」這個概念本身就是永遠不可知的認知內容，更不用說提出問題或是解答問題了。我希望大家注意的是，是否存在某些我們人類完全無法想象但對全面認識物理現實來說又至關重要的認知內容。換句話說，重點是，是否存在某些本質上可知的認知內容，但人類卻因為本質上的限制而永遠不可能知道它們，知道這些物理現實問題的終極答案。

這就讓我們回到了前面曾經簡單討論過的問題：我們可以想象的那些符號集在未來會如何進化？當然，前提是那些雖然本質上可知但人類永遠無法想到的認知內容的確存在；前提是我們的確可以知曉有關我們真的無法想象的事物的某些方面。

©NASA/ESA

十、有沒有什麼我們可以想象的方法能夠驗證未來的人類科學和數學是否可以完全捕捉物理現實？

從特定角度看，這個問題似乎顯然是陰謀論的科學版本。有人可能辯稱，這個問題和其他不可解決的重大問題並沒有多大不同。無論是實證上還是理論上，我們也不能證明幽靈並不存在，也不能證明古巴比倫的保護神馬杜克沒有在幕後推動人類事務。

然而，至少有三件證據能夠證明（至少是有利於）我們實際上可以找到這個問題（在某些方面上的）答案。

首先，如果我們真的造出了超計算機並且藉助這種機器思索究竟還有什麼知識是我們完全沒有觸及的，那就有可能在回答這個問題的道路上取得進展。我們甚至可以更為大膽地猜測，隨着人類認知能力的提升，我們能夠通過觀測、模擬、理論或者其他過程構建那些我們永遠不可能想到的物理實在。換句話說，正是思維擴展與技術進步的良性循環，讓我們擺脫了孕育人類祖先大腦的進化巧合。

其次，假如我們邂逅了地外智慧生物，然後通過某種方式參與了龐大的星系際物種交流網（堪稱某種宇宙資料庫），那就完全有可能從其他智慧生物那裡得到想要的問題和答案。這樣一來，要想知道是否存在本質上可知但人類永遠無法想象的物理現實內容，就只需要把這個問題發送到宇宙論壇上，然後聽聽大家的意見就可以了。

©NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt