向宇宙宣告:人类文明未来的信标(I)

问题的本质

假如我们可以在太阳系周围放上信标(Beacon),这些信标能够在那里待上数十亿年,记录我们的文明历程。它们应该是什么样子?

说出一些冠冕堂皇的答案自然很容易,但实际上,这是一个值得深思的哲学问题,在某些方面甚至无解,这与知识,交流和意义等基本问题有关。

不过, 我的一个朋友最近开始认真的努力, 建造小的石英盘等, 并让它们搭乘太空船,放在太阳系周围。起初我认为这一切都是徒劳, 但最终我同意成为这个项目的顾问, 至少要尽我所能。

但是, 这个问题难在哪里?基本上, 它是一种关于意义或知识的沟通,是超越我们目前文化和智力背景的。只需要想一下考古学,我们就知道这很不容易。几千年前的石头为什么这样排列?有时我们几乎可以断定, 因为它接近于我们当前文化中的某种东西。但很多时候真的很难分辨。

我们放置这个信标的潜在使用前景是什么?一个可能用途是为了备份人类的知识, 如果我们目前的地球文明发生了非常糟糕的事情, 也可以重新启动。历史上, 欧洲文明在文艺复兴时期重新开始的时候, 我们幸运地拥有那些古老的经文。但这一切成为可能的部分原因是, 一直存在像拉丁语和希腊语这样持续传统的语言, 更不用说是人类既是物质的创造者, 又是消费者。

但如果我们计划放在太阳系周围的信标的使用者是外星人, 与我们没有历史联系呢?这是一个更难的问题。

过去,人们一想到这一点,会倾向于说: "用数学来交流, 来打动他们,数学是全宇宙通用的语言!但实际上, 我认为人们对数学的这些断言都不成立。

要理解这一点, 我们必须深入研究一些基础科学,而这碰巧正是我很多年来所从事的。人们认为数学是通用语言的原因是它的构造看起来是精确的, 至少在地球上只有一个 (现存的) 版本, 所以好像不需要任何文化参照就能被定义。但是, 如果真正开始在没有任何假设的情况下交流当前的数学 (例如,我曾在电影《降临》(Arrival)中担任技术顾问), 就会很快发现, 必须要走到 "数学底层", 以获得计算过程更简单的规则。

而这个底层——似乎有很大的规律性, 至少对我来说如此——一个明显的落脚处就是元胞自动机。用它能够轻松显示一个精心设计的模式, 根据明确定义的简单规则创建。

但问题是: 有大量的物理系统基本上都在按照类似的规则运行, 并产生相似的复杂模式。所以用这个来显示我们文明的成就,是不能成功的。

好吧, 但肯定有什么东西可以用来展示我们已经得到的智慧火花。我一直认为有。从基本科学中脱颖而出的就是我所说的"计算等价原理"(Principle of Computational Equivalence), 也就是说, 一旦超越了一个非常基本的水平, 每个系统的行为都会等价于它所展示的计算深度。

因此, 尽管我们为我们的大脑、计算机和数学引以为豪, 但它们最终产生的东西不会超出元胞自动机之类的简单程序, 或者, 就这个问题来说, "自然发生" 的物理系统所能生产的东西。所以, 如果我们说 "天气有自己的头脑", 它其实不无道理: 导致天气变化的流体动力学过程在计算上等效于我们的大脑的思维过程。

笃定地认为我们和我们已经取得的文明成果一定有什么特别之处,这是人的自然倾向。例如, 人们可能会说, 天气的变化没有什么意义, 也没有什么目的。我们当然可以把这样的事情归因于它 ("它试图平衡这里和那里的温度", 等等), 并且没有什么更大的文化背景, 说它们是 "真的在" 或不在,是没有什么意义的。

好吧, 如果一个复杂高深的计算不能传达我们和我们文明的特殊, 那什么是?答案在最后的细节。计算在我们的宇宙中无处不在,但不可否认的特别之处是我们的历史和我们关心的细节。

我们在观察人工智能进步的同时也在学习同样的东西。我们把越来越多的人类任务自动化,甚至包括推理、判断或创造力等等。但是我们 (由定义决定) 不能自动化的是定义我们想要做什么, 以及我们的目标是什么。因为这些都与我们的生物存在细节密切相关, 与我们文明的历史密切相关,这正是我们的特殊之所在。

但怎样传达呢?确实,这很难。因为它们与我们的特殊之处绑定在一起, 而这不一定与我们试图交流的任何内容共享。

然而, 在一天结束的时候, 我们已经有了一个项目, 用太空船发射信标。那么, 最好在上面装载什么呢?或许,我为之倾注了大半生心血的 Wolfram 语言, 以及我的经验可以派上些用场。Wolfram 语言的核心使命是提供一种精确的语言,用我们人类和计算机都能理解的方式来传递人类文明所积累的知识。所以首先, 我们应该了解一下历史,知道过去和现在什么工作过或没有工作过。

博古而知今

几年前, 我在一个博物馆里看着一些古埃及时期木制模型,这是几千年前随某位埃及法老的陪葬品。这些模型活灵活现地呈现出古埃及人当年的生活场景。"多可悲啊," 我想。"法老们以为这将帮助他们获得永生,但不仅没有奏效,反而陈列在一个博物馆供后人参观。但马上我就顿悟: "不, 它确实有用!这里就是他们的 "来世"!他们成功地将他们当年的一些生活方式传递到了距离他们相当遥远的未来世界。

当然,我们现代人的常识对理解这些模型是有帮助的。奶牛,船桨,画卷。 但有些并不为人所知。 例如,船尾那些奇怪的东西,那些人的目的是什么?他们是在干什么?试图理解不具有连贯性的知识,这便是挑战的开始。我去年夏天去秘鲁参观了一个名为Caral的考古遗址,那里有四千多年前建造的各种各样的石制结构。有些结构的作用一目了然,但其他我却无法弄清楚。所以我不停地询问我们的向导。 但得到的回答几乎总是:"这是出于礼仪的目的"。

这立刻引发了我对现代建筑结构的思考。 是的,有一些是纪念碑和公共艺术品,但也有摩天大楼、体育场、大教堂、运河、高速公路立交桥等等。人们在与这些结构相互作用时有一些几乎是出于礼仪的目的。但在现代社会的背景下,我们很难称之为"礼仪":我们认为每种结构都有我们可以描述的明确目的。但这种描述不可避免地涉及相当深厚的文化背景。

我小时候在英格兰长大,那时的我经常在家附近的树林里漫步,会看到各种各样的坑和护堤和其他土方工程。有人说这些是古老的防御工事; 有人说至少这些坑来自第二次世界大战中投下的炸弹。但谁知道呢:或许它们是由与人类无关的自然侵蚀过程创造的。

差不多在整整50年前,我,一个在西西里岛度假的少年,在沙滩上捡到了这件东西:

我很好奇,想知道它是什么,于是把它带到了当地的考古博物馆。 "你来错了地方,年轻人,"他们说,"这显然是一块纯天然的石头。" 因此,我又去了自然历史博物馆,只得到一句:"对不起,这不适合我们这里,这是一件人工制品"。 从那时起,直到现在,这个谜团一直未能揭开(尽管用现代材料分析技术,鉴定这块石头可能已经不成问题了——显然我应该这样去做了!)

有很多情况下,很难判断某件东西是不是人工制品。想想我们在地球上建立的所有结构。早在我写《A New Kind of Science》时,我问一些宇航员他们从太空中观察到的最明显的人造结构是什么。答案并不是中国的长城(实际上很难看到),而是横跨犹他州大盐湖的一条线(实际上是一条长达30英里的铁路堤道,始建于1959年,两边的海藻恰好具有不同的颜色):

Right image courtesy of Ravell Call and Deseret News.

然后是新西兰直径12英里的圆圈,毛里塔尼亚30英里的圆圈,和魁北克40英里的圆圈(有点像影片《降临》中的七肢桶(heptapod)书法):

哪些是人造物?在网络时代之前,我们必须联系各种专家才能找到答案。新西兰的一位政府研究人员告诉我们,不要错误地认为他们的圆圈是圆锥形火山的形状。 "事实上,成因平淡无奇,"他说:这是一个国家公园的边界,只砍掉了外围的树木,即这是人为形成的。 然而,另外几个圆圈与人类无关。

(从太空中寻找人类的痕迹很有趣,就像堪萨斯州夜间的灯光网格或哈萨克斯坦各地的灯光一样。近年来迪拜有7英里长的棕榈树,另一方面,人们也在试图寻找月球"考古结构"的高分辨率卫星图像。)

让我们再回到刚才的问题:事物存在的意义。 在7000年前的一幅洞穴画中,我们可以看到动物的形状,可以看到手工模具是用手制作的。但是这些东西如此配置的意义是什么? 实际上在这一点上,我们一无所知。

来看一些更"数学"的东西,也许容易一些。在20世纪90年代,我在世界范围内寻找复杂但结构化模式的早期先例。我发现了各种有趣的东西(比如公元前3000年Gilgamesh制作的马赛克,以及公元1210年的最早分形作品)。大多数时候我可以辨认出哪些规则被用来制作模式——尽管我无法分辨模式应该传达什么"意义",以及哪些规则"仅仅是装饰性的"。

尽管如此,上面的最后一个模式着实让我困惑了一阵子。这是1300年代的一个元胞自动机吗?或者来自数论?不,最后的结论是来自古兰经的阿拉62个属性的列表,以这样一个特殊的方形阿拉伯书法构造:

大约十年前,我在叙利亚阿勒颇的一堵墙上了解到了11,000年前的一种模式(希望它至今仍然完好无损)。这是什么?数学?音乐?地图?装饰?数字编码的数据?我们几乎一无所知。

这样的例子举不胜举。人们经常说,"人们看到的世间万物,都有其存在或被造的意义"。 哲学家康德提出了这样一种观点,即如果人们在沙滩上看到一个正六边形,人们只能想象它出现的"理性原因"。 每当我看到岩石中形成的六角形图案时,我就会想到这一点。几年前,我听说过沙子里的六边形,纯粹是由风的作用产生的。 但是我所知道的最大的六边形是围绕土星北极的风暴模式,大概没有什么常规意义上的"目的"。

1899年,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)检测到复杂精巧声音奇特的无线电发射波,令人想起莫尔斯电码。他知道来源不是人类,所以他的直接推论是这一定是来自火星居民的无线电消息。不用说,当然不是。它们不过是地球电离层和磁层物理过程的结果。

具有讽刺意味的是:它们听起来与鲸鱼声音非常相似! 而且没错,鲸鱼的声音具有各种精致的押韵和其他特征,可以让我们想起语言。但我们仍然不知道它是用于"沟通",还是仅仅用于"装饰"或"游戏"。

有人可能会想到,通过现代机器学习和足够的数据,人们应该能够培训翻译员"与动物交谈"。 毫无疑问,交流一下"你快乐吗?" 或"你饿吗?"很容易。 但更复杂的事情呢?比方说我们想与外星人交流思想?

我认为这将是非常具有挑战性的。因为即使动物和我们生活在同一个环境中,我们也很难了解它们对事物的看法。 而且,它们对世界的感知也可能完全不同——比方说用嗅觉而不是视觉,等等。

动物当然也可以制造"文物"。 这是小河豚用一个星期左右堆砌的沙堆:

但这是什么?有什么意义?我们是否应该将它看作是河豚文明的一个伟大成就,在整个太阳系中欢呼庆祝?

人们可能会说,当然不会。 因为即使看起来很复杂,甚至有点像"艺术"(就像鸟儿唱歌有音乐的特征),也许有一天我们能够解码河豚鱼大脑中的神经通路,了解它为什么堆出这个沙堆形状。但那又如何?我们也有一天能够知道人类的神经通路,了解他们为什么修建大教堂,或尝试在太阳系周围放置信标。

外星人与宗旨哲学

有个思维实验,我觉得非常有用。想象一个非常先进的文明社会, 人们能够用意念移动星辰。这些星辰将如何排列?

也许他们想做一个"目的的信标"。也许他们和康德一样,认为可以通过设置一些 "可识别的"几何图案来实现这一点。排列成等边三角形怎样?不行,那是行不通的。因为特洛伊小行星实际上与木星和太阳已经形成了一个等边三角形,这是物理学的结果。

很快人们就会意识到,外星人实际上无法"证实自己的目的"。天空中恒星的排列对我们来说可能是随机的 (当然, 我们仍然能从中看到星座),但以正确的方式看, 它实际上并无任何宏伟的目的。

令人困惑的地方在此: 从某种意义上说,它确实是有目的的!因为就像任何物理问题一样, 所发生的排列达到了极端某些量的目的, 即由物质和引力方程所定义的那些数量。当然有人可能会说: "这不算,不过是个物理方程"。但是我们整个宇宙(包括我们自己)都是根据物理方程来运作的。现在我们回来讨论极端化是否 "有意义"。

判断什么有意义,我们人类有自己明确的方法。我们做一件事情,如果能用文化上有意义的术语"讲一个故事"来解释,那就是有意义的。当然,目标的概念在人类历史的过程不断变化。想象一下,我们在跑步机上走路,在虚拟世界中购买商品,或者,就这件事而言, 把信标发送到太阳系,让几千年前创造了我上面展示的建筑的人们看到。

关于恒星和行星的世界,我们不习惯(除了神话)讲述"有文化意义的故事"。过去我们可能想象过,无论怎么讲都不可能超越我们的文明。但是,根据我的基础科学研究,The Principle of Computational Equivalence (《计算等价原则》)一书指出, 这不对,恒星和行星的世界其实与我们的大脑或我们的文明所发生的事情一样丰富。

为了向宇宙"展示一些有趣的东西",我们可能认为最好的做法是展示一些复杂抽象的计算问题。但那是行不通的。因为那些抽象的计算问题在宇宙中无处不在。

相反,我们所认为的"最有趣"的东西实际上不过是我们自己历史的具体和武断细节。当然,人们可能会想,宇宙中可能会有一些尖端的技术,可以看到我们的历史的开端,并立即能够推断出它将如何发展。但是,《计算等价原则》的结论是我所称的计算不可约性,这意味着历史上不可能有一般的捷径,要想知道它是如何发展的,人们只能去经历它,这肯定会帮助一个人更有意义的生活。

未完待续:“真正的语言是什么?”

原文发布于微信公众号 - WOLFRAM(WolframChina)

原文发表时间:2018-10-16

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