不記得是哪位大科學家所說了,近代科學最偉大的三大理論分別是:進化論、量子論和計算論;這么說不是因為其他的科學理論不偉大,而是因為與其他科學理論相比這三大科學成就要更偉大,因為它們不但觸及到了世界的本質(zhì)和真相,而且會塑造這個世界未來的格局。
進化論這個詞實際上不準確,近些年來越來越多的學者認為進化論應該叫“演化論”更好;本身英文evolution一詞就是“演化”,包含“進化”和“退化”兩層意思,或者說其本意并沒有進化或者退化之意,只是單純的在時間軸上往前迭代演化而已。“演化論”對于人類思維最重要的貢獻在于給出了一個動態(tài)的、長期的、連續(xù)的思維方式,在此之前人類的思維方式和研究方法都傾向于著眼某個狀態(tài)或者某一小段時間范圍內(nèi)的過程,而從來沒有一個長期連續(xù)的動態(tài)思維方法和完整的歷史視野,達爾威的“演化論”給出了一個好的范本,在相當大的時間尺度上去考察了各種生物的演化歷程并且取得了相當?shù)某晒Γ陂_創(chuàng)一個嶄新學科的同時也給其他學科產(chǎn)生了巨大的影響。如今無論自然科學的物理學領域、天文學領域,還是人文科學的社會學領域、心理學領域都能看到達爾文“演化論”的影響,不僅出現(xiàn)了演化心理學、演化社會學、演化生態(tài)學等新興交叉學科,連天文學、宇宙學等領域也紛紛用演化論的思維方式來構(gòu)建模型解釋現(xiàn)象。
量子論實際上差不多算是物理學的集大成者,其內(nèi)涵包括量子力學和規(guī)范場理論;迄今為止規(guī)范場標準模型已經(jīng)覆蓋了除引力理論之外的所有物理學范疇,而量子論的系統(tǒng)中包含了所有經(jīng)典物理和近代物理的方法體系,唯一美中不足的是還沒有把廣義相對論納入其宏大版圖。而量子論的偉大之處不僅于此,而是在于它更接近這個世界的真相——世界是離散量子化的,任何“事物”都有其最小單元。
人類的認知很奇怪,按道理說我們很早就應該認知到世界是量子化的,比如一堆沙子看似可以連續(xù)減少直到?jīng)]有,但是實際上必須要一顆一顆的拿走,一定會存在一個最小單元——一顆沙子。但是人類的思維卻很容易被表象蒙蔽,因為沙子足夠細以至于我們都認為沙堆是連續(xù)的,這個結(jié)論本身不是太緊要,問題在于我們把這種“連續(xù)性”思維方式運用到了構(gòu)筑其他模型之中,于是人類就創(chuàng)造出了能量、溫度、密度等一系列具有連續(xù)性的物理量,某種程度上這就把物理學引入了一個誤區(qū)。
量子論打破了這個誤區(qū),后量子論時代基本上都達成了一個共識,除了先驗范疇的時間和空間,不存在任何連續(xù)的物理量,所有具有連續(xù)性的物理量理論上都是理想化模型。而關于時間和空間也有一個還沒有達成共識的猜想,之所以所有客體都是離散的,很可能就是因為時間和空間本身就是量子化的,也就是它們也由基本單位構(gòu)成,即所謂的普朗克時間和普朗克長度。
可計算論,是一個 數(shù)理邏輯分支。它起源于 可計算函數(shù)和 圖靈度的研究。它的領域增長為包括一般性的可計算性和可定義性的研究。可計算論所考慮的基本問題是,給定一個從自然數(shù)到自然數(shù)的函數(shù)f,f是否是可以被 計算的?!翱梢员挥嬎恪保覀兿葘⑵洚斪饕粋€直觀的概念。根據(jù)直覺,人們一般會認為,一個函數(shù)可以被計算是存在一個給定的過程,接受一個自然數(shù)n后,該過程進行一定的操作并給出f(n)作為輸出。將計算這一直觀的概念上升到 數(shù)學層面的 形式化定義這一工作是可計算論的根本,并由 哥德爾、邱奇、 圖靈、 克萊尼和 Emil Post等人在1930年代奠定。他們將圖靈可計算性作為有效計算的形式化。
簡單來說,可計算論就是研究什么問題是可以用計算來解決的學科,這里顯然有一個大前提就是不是所有問題都可以通過計算來解決的,哥德爾不完備性定理已經(jīng)證明了這類問題廣泛存在。一個有意思的事情就是,可計算論本身并不直接指導計算機科學的發(fā)展,但是卻間接推進了計算機科學和技術的快速進步,甚至可以說可計算論對于計算機科學的意義比計算機理論還要重要,是計算機科學進步的原動力之一。
而更有意思的是,計算機科學日新月異地發(fā)展到今天的已經(jīng)讓計算機虛擬世界和現(xiàn)實世界同樣重要的地步,人們驚奇地發(fā)現(xiàn)計算機虛擬世界和現(xiàn)實世界有一個最本質(zhì)的共同點——都是離散量子化的。
計算機世界不存在真正的連續(xù)性,現(xiàn)實世界也不存在真正的連續(xù)性;計算機世界是由01構(gòu)成的二進制量子化世界,而現(xiàn)實世界則是由能量子h構(gòu)成的量子化世界;計算機世界的最小時間單元取決于現(xiàn)有時鐘序列的最小精度,那么現(xiàn)實世界的最小時間單元呢?是否也取決于更高維度意志體的時鐘序列技術水平呢?細思極恐。同樣細思極恐的是計算機世界不存在真正的隨機,所有的隨機都是由偽隨機數(shù)控制的假象,每每想到此事我似乎都更加理解為什么科學家們?yōu)楹螣嶂杂诨煦?、隨機等領域的研究并且力圖證明現(xiàn)實世界存在真正的隨機現(xiàn)象。
可計算論和計算機科學的偉大之處在于其強大的執(zhí)行力和實現(xiàn)能力,某種意義上對于計算機科學來說,其他所有科學都是做算法的,而計算機科學則能夠把這些算法一一付諸實現(xiàn);物理學算法的突破能夠大大提升人類的文明等級,生命科學領域算法的突破則能夠極大延長我們的壽命;而在這個過程中,計算機對于這些算法的實現(xiàn)和驗證至關重要。
回到文章開頭的問題,演化論、量子論和計算論是近代科學最偉大的三項成就,其偉大性在于極大提升人類的認知層次并且將對未來產(chǎn)生重大影響;如今進化論和計算論的結(jié)合誕生人工智能,量子論和計算論的結(jié)合誕生了量子計算和量子通信,這些新興交叉學科無不是當下最有影響力的科學技術,這三者的其他結(jié)合方式還會誕生出什么樣了不起的成就?
進化論 計算論=人工智能
量子論 計算論=量子計算
量子論 進化論=???
進化論 量子論 計算論=???
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