“神书”《哥德尔、艾舍尔、巴赫》(GEB)作者侯世达出新书了,下周将来中国

 


第二本书叫做《表象与本质》。

4 月 17 日和 18 日,美国著名学者、作家侯世达(Douglas Richard Hofstadter)将来中国参与两场活动,并宣传他即将出版的中文新书《表象与本质:类比作为思维的燃料与火焰》(Surfaces and Essences:Analogy as the Fuel and Fire of Thinking)。

具体来说,两场活动的主题都是近些年被不断讨论的“人的创造力 VS 人工智能”,比如人的思维究竟有什么独特性?我们应该怎样应对人工智能时代的挑战?等等。 17 日的活动是在清华大学,面向公众,免费参与,但需报名。嘉宾除了侯世达,还有清华大学社会科学学院院长彭凯平、清华大学技术创新研究中心主任陈劲、印第安纳大学地球和大气科学系图书馆馆长刘健、湛庐文化董事长韩焱和首都师范大学外籍教师莫大伟。 18 日的活动则是定向邀请 50 人的封闭讨论会,但会在读书人 APP 上直播。嘉宾部分,相比 17 日的以学界为主, 18 日的活动请来的大多是业界人士,包括腾讯研究院助理院长程明霞、搜狗 CEO 王小川、苇草智酷创始合伙人段永朝、龙泉寺人工智能与信息技术中心主任贤度法师、北京师范大学系统科学学院教授张江和韩焱。


现年 73 岁的侯世达出生于 1945 年的纽约,父亲是诺贝尔奖得主、物理学家罗伯特·霍夫施塔特(Robert Hofstadter)。 1975 年,他从俄勒冈大学获得物理学博士学位之后,正式开始了学术生涯。他一生的教学与研究基本都待在印第安纳大学,现在是文理学院认知科学杰出教授,主管概念和认知研究中心,著有《哥德尔、艾舍尔、巴赫》《表象与本质》等作品。

提起侯世达,不得不提他那本享誉世界的“神书”《哥德尔、艾舍尔、巴赫:集异璧之大成》(Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid,简称 GEB )。这本厚达 1000 页的科普作品,通过对数学家哥德尔的数理逻辑,版画家艾舍尔的版画和音乐家巴赫的音乐三者的综合阐述,引人入胜地介绍了数理逻辑学、可计算理论、人工智能学、语言学、遗传学、音乐、绘画的理论等方面,有评论称其“构思精巧、含义深刻、视野广阔、富于哲学韵味”。

1979 年,《哥德尔、艾舍尔、巴赫》一经面世,就引起不小的轰动和众多赞美。比如《科学美国人》的著名专栏作家马丁·加德纳(Martin Gardner)就曾评价道:“每隔几十年,便会有个不知名的作者带来一本书,其之深、之明、之广、之智、之美、之新,顷刻便成为文坛公认之幸事。” 第一个获得计算机科学(当时还叫“通讯科学”)博士学位的美国人约翰·霍兰德(John Holland)回忆道,“我认识的人基本上态度都是强烈的敬畏。”

据《大西洋月刊》报道,侯世达似乎注定会成为那段文化不可磨灭的一部分。《哥德尔、艾舍尔、巴赫》不仅仅是一部影响力巨大的书,更是一本完全关于未来的书。人们称它为人工智能——计算科学、认知科学、神经科学和心理学交汇处的研究领域——的圣经。侯世达对计算机程序的描述不仅准确,还富于创意,他对“我们大脑中的秘密软件结构”的描绘,开启了整整一代年轻人对人工智能的探索。


当时, 35 岁的侯世达也凭借《哥德尔、艾舍尔、巴赫》这本处女作获得了美国最有名的两个图书奖——普利策奖和国家图书奖,还成为了印第安纳大学的终身教授,风头一时。但这时,人工智能领域正日益萎缩,研究焦点逐渐向实用型系统转移,忽视基础研究。他对此非常不满,以“怀疑的眼光审视了众多广受赞誉的人工智能项目和整体的发展”。例如,就国际象棋选手卡斯帕罗夫被超级计算机深蓝击败一事,他评论说“这是历史性的转折,但和电脑变聪明了没有关系”。他关心的始终是人类思维的本质,因此在所谓的人工智能领域越来越边缘。“我并不想卷入一些看似是研究智能、实际上跟智能根本不沾边的‘高端’项目。我不知道为什么,越来越多的人沉迷其中。”他说

据《大西洋月刊》 2013 年的一篇报道, 30 年来,侯世达一直没有参加过人工智能方面的会议。“我和这些人之间没有沟通,”侯世达这样形容他的人工智能同行。“我不想跟那些死不妥协的人说话。你知道,虽然我叫他们为同行,但他们几乎算不上是我的同行,我们跟对方搭不上话。”他说。“我不喜欢参加会议,遇见死脑筋而且想法是错误的人,或是不了解我在想什么的人。我只爱跟和我想法更一致的人说话。”

因此,这次他来中国参加人工智能的会议,倒是令人有点期待。另外,值得一提的是,在 1980 年代,《哥德尔、艾舍尔、巴赫》就以编译本的形式引进到了国内,收录进了当时影响巨大的“走向未来“丛书系列,取名《GEB:一条永恒的金带》,影响了很多年轻人,打开了眼界,只不过因为是编译,当时的版本只有 200 多页,也就是五分之一的内容。后来直到 1997 年,商务印书馆才出了全译本。据说,翻译费时 10 余年,侯世达本人也参与了其中。

而今年即将出版的《表象与本质》也将成为侯世达在中国出的第二本新书。这本书英文出版时间是 2013 年,侯世达与埃马纽埃尔·桑德(Emmanuel Sander)合著。在他们看来,类比是人类思维的燃料与火焰,是我们每人每天精神生活的必需品。“看看你们的谈话,你会一次又一次惊讶地发现,这就是制造类比的过程。”侯世达说。因为所谓的谈话过程,就是别人说了件事情,让你想到了另外的一件事情;你说了一件事情,又让另一个人想到了又一件事情,不断往复。

最后,为了让你更了解侯世达,经出版方湛庐文化授权,我们得以发布他的新书《表象与本质》的部分书摘,希望对你有所得。


第八章 惊天动地的类比(节选)

隐藏在爱因斯坦的大脑背后,产生了什么思维机制?

在爱因斯坦的头脑的隐秘处发生了什么,使得他经过两年时间的思考,在当时没有任何实验证明的情形下,产生了这个最令人迷惑的思想?

首先,我们完全有理由相信爱因斯坦认为光束离开手电筒时不但携带能量而且携带质量(二者均被从手电筒中“减掉”了)。这意味着反常质量在离开手电筒时并未消于无形,而是从一种形式变成另一种形式。在两束光产生之前,反常质量存留于手电筒电池里的化学键中。在光束释放之后,反常质量存在于形成光束的电磁波里(如果有人称量内壁装着镜子的盒子,盒子里面捕获到往来反射的光束,他会发现盒子比捕获光束之前稍微重了一丁点。)

反常质量的流动性,即反常质量能够从一种形态滑向另一种形态,不可能不让爱因斯坦想到能量的流动性(因为能量也同样可以从一种形态滑向另一种形态)。他会更容易地想到二者的相关性,因为他的公式已经暴露了质量和能量之间意想不到的连接。但是即使某一特定类型的反常质量可以轻松滑向另一种反常质量,正常质量却不能变化,这似乎是不言自明的。如上所述,从来没有人看到大石或其他固体物体(液体或气体也可以拿来做例子)会突然消弭于光束之中,或者神奇地从光束中弹出来。有形事物是由可以触摸的材料构成的,属于另类事物,与不可触摸的能量及其“反常质量”不同。这种明显的区分需要在质量概念内部建立严格的、不可跨越的屏障,将它分成两个不可相互转换的亚种。

像当年的所有物理学家一样,爱因斯坦也深谙能量守恒原理这一牢固并得到证实的事实,即,能量可以改变形态但却不能增加也不能减少。无数次实验已经证明热(热能)可以转化为宏观物体的运动(动能)(例如气缸里的活塞)。反之亦然(摩擦可以加热物体)。电池的化学能可以转变成电磁能,等等。当年的科学技术依赖于这个基本原理。

爱因斯坦对能量守恒原理深信不疑。现在,他又突然面临另一种类似的守恒原理,即,反常质量的守恒。也就是说,反常质量,与能量相似,似乎也可以从一种形态滑入另一种形态,并保持不增不减。例如,如果一块晶体吸收了辐射,电磁反常质量的微小部分(即一束光)将突然消失。同时,热反常质量的微小部分将突然出现。同理,在辐射中,将发生反向转换。所以,我们可以想象,在爱因斯坦的思维中,因为有能量守恒原理和反常质量守恒原理之间的类比,能量概念和反常质量概念之间的紧密的类比联系也开始出现。

到目前为止,我们一直没有提到另一类非常重要的能量—势能。这个术语是法国物理学家 Pierre Simon de Laplace 于 1799 年提出的。势能或许是最奇特、最反直觉的一种能量形式,因为它完全依赖于物体之间的相对位置。但是,无论它是不是奇特,它在能量守恒中扮演一个关键角色。例如,一个滚下山坡的球获得动能,同时失去势能(势能与它的高度成比例)。反之亦然:如果球往上滚动,它失去速度(因而也失去动能),同时获得势能。再举一个弹簧的例子来说明势能在能量守恒中所起的关键作用。处于中性状态(没有拉伸也没有压缩)时,弹簧没有势能,但是在拉伸或压缩状态下,它产生势能。只要我们将弹簧拉开,并且不让它弹回中性状态,它保持着势能。在我们松开手的一刹那,它的势能被转换成动能。在这个过程的每一刻,能量的总和保持恒定。


所以,能量,就像质量,似乎也存在两个非常不同的变体。一方面,存在各种与运动有关的动态形式的能量,诸如热(分子振动),波,旋转,太空运动,等等。另一方面,存在静止的势能。这种能似乎很不同,因为它与运动无关,只与位置有关。记得我们前面讲的关于钱财的寓言故事吧?我们可以将第一类财富比作流动能,因为它总是和流动的东西相关;而将第二类财富比作势能,因为它的存在不涉及任何动作,我们可以称之为冻结能。

将能量概念分成两类——流动的和冻结的—自然会让我们想到将质量概念分成两类—反常的和正常的(不要忘记,这个划分是爱因斯坦的公式强加的)。这个类比非常清楚,简直到了呼之欲出的地步。但是,虽然它很明显,但是这个类比导致一个问题,因为在爱因斯坦所处的时代,一百年来,人们已经熟知这两类能量(动态的和静止的)是完全可以相互转换的(否则能量守恒将不成立)。而我们一直坚持认为这两类质量(反常的和正常的)是不可以相互转换的。如果能转换,铁原子,珍珠,或鹅卵石就可以突然消失得无影无踪,只要它们身后留下等量的反常质量,即热,声,或光,等等。但是,这从未发生过,至少任何思维正常的人自然会这样认为。总之,就质量而言,在这两类之间似乎必须有一道密不透风的屏障。而就能量而言,在这两类之间不应该存在任何屏障。因此,我们含苞待放的质量-能量类比就这样破灭了。真可惜!

但是,这也正是爱因斯坦的“宇宙统一的直感”起作用的地方。正如 Banesh Hoffmann 所述,如果坚持在反常和正常质量之间设置一道密不透风的屏障,“这样做需要设想两种不同的质量,而当一种已经足够的时候去设想两种,这样做没有充分理由。这种区分缺乏艺术性而且在逻辑上很难辩护。”如果我们相信 Hoffmann 的话,爱因斯坦在 1907 年一定会对自己说(基本意思):“我对自然的统一性的坚定信念指引着我得出结论:一块拥有正常质量的普通物质应该有可能转化为一定数量的反常质量,反之亦然,尽管这类事情在任何地方都没有被任何人看见过。” 爱因斯坦被自己的简单性美学激发出来的强烈灵感与简的顿悟很相似。当她面临财产被没收的威胁时,她冲破了一道看不见的钱财屏障,想到了以前不可想象的办法,将冻结财产转换成流动资金。

但是,是什么促使爱因斯坦冲破了看似坚不可破的质量概念中的类似的屏障呢?是哪一位比喻性的“执法人”在一个晴好的日子前来敲门,给他施加了足够强烈的思想压力?建立在美学基础上的希冀宇宙之统一,只凭这一点是不够的,因为,如上所述,两类质量之间没有相互转换,这是不言自明的。钟表,石块从来不会蒸发成光束,声波,或者任何东西。它们就呆在那里,无动于衷。所有这一切都一清二楚。那么,到底是什么导致了爱因斯坦看事情不一样呢?

再回忆一下 Banesh Hoffmann 是怎样总结爱因斯坦在 1907 年与质量有关的心态的。如果我们用这一章讨论的术语将他的段落复述一遍,那么爱因斯坦的基本思路是这样的:“正常质量或许应该拥有能量,因为它与反常质量基本是同样的东西。而后者,根据我 2 年前得出的公式,拥有能量。因此,类比强迫我去概括。所以我得出结论:所有种类的质量都拥有能量。”这个类比显而易见存在于“它与 xx 基本是同样的东西”。但是,我们仍然要问,既然已知人们认为正常质量和反常质量之间存在着巨大差异,爱因斯坦为什么会对这样一个类比充满信心,而且是在没有任何实验证明的情况下设想锁在每一个看似寻常普通的物质内部,隐藏着巨大的能量储备,事实上,是难以想象无比巨大的能量储备。

爱因斯坦的关键线索很可能是势能,因为,如前所述,势能会使人联想到正常质量。其他能量形式涉及运动,势能是不动的。同样,反常质量涉及运动,正常质量是不动的。

爱因斯坦,来自:维基百科

至此,势能和正常质量之间的类比是有力的。但是,在爱因斯坦心里,这个类比的力度被削弱了,因为能量的所有形态,包括势能,都是可以相互转换的。而对于质量来说,相互转换的概念仅仅适用于分隔的一侧,专门将正常“冻结”质量排除在外。这是一个非常困扰人的不对称。但是,正是出于这个原因,它也最具有挑战性!为什么必须有一条不可逾越的屏障,将反常质量和正常质量分隔开,而能量内部类似的屏障却畅通无阻?这正是导致关键性突破的关键性问题。

提出正常“冻结”质量也能够参与全部质量守恒的流体似的现象,这显然像蒙着眼向前大胆一跃。这一跃没有任何理由,除了一种深沉的追求统一的美学欲望并得到一个富有启发性的类比的支持,即,势能参与总的能量守恒。但是,这个类比无论多么富有启发性,这仍然是鲁莽的一跃,因为它迫使你接受一种不着边际的想法:一块物体会凭空消失得踪影全无。这可是前所未有,闻所未闻的事件。

此外,使这一概念更加超现实的是,爱因斯坦非常清楚,因为他的公式中巨大常数  c^2 的平方,哪怕最微不足道的正常质量转换为反常质量都会造成巨大得不可想象的能量突然产生,好像生于无形。(尽管这些能量一直都存在,只是隐藏在貌似平常的物质之中,我们看不见而已。这一点与化学势能潜藏于化学键内非常类似。)巨大的能量储存释放出来可以用来发展巨大的能源,更不用说超级武器了。如果有一天这种转化成为现实,世界将彻底改变。

总之,对 E = mc^2 公式的新解相当于大胆地跨入了漫无边际的科幻领域。但是,这个公式里面别无他物,只有一个以美学为基础的直觉类比,然而,爱因斯坦于 1907 年付诸笔端的确实是一个飞跃,从而打开了通往具有革命性远景的大门。在这里,拥有正常质量的有形物体可以转化成其他的、不可触摸的质量形式,并因此而释放出大量的以势能形态锁在其中的隐藏能量。 1907 年是隐喻性的比萨塔开始倾斜的一年,并因其倾斜而开始引起世界的关注。从那一刻起,“爱因斯坦的相对论”这个很快就人人皆知的短语在公众的想象之中开始与公式 E = mc^2 紧密联系在一起了。

然而,在 1907 年,没有丝毫实验证据支持爱因斯坦对公式最初意义的延伸。只是在多年之后,到 1928 年,由于相对论和量子力学的微妙结合,英国物理学家从理论上提出反粒子的思想(例如,正子是电子的反粒子)。再过去几年,两个处于稳定状态的物质–具体说是电子和正子—突然而且彻底的相互湮灭现象在实验中首次被观察到。这一过程只产生了两个光子(“光子”这个雅致而不可或缺的词终于在 1926 年被 Gilbert Lewis 造出来了),各自按预设的光速向相反的方向飞驰而去,波动着并携带着准确的电磁能量。这个量,除以 c^2 之后,正好等于两个新生成的粒子的正常质量。换句话说,这个实验结果表明,拥有正常质量的普通物质(在此是电子和正子。它们可以被看成是相互湮灭的“纳米卵石”)果真可以突然消失,不复存在,只要在同一时间被突然迸发的拥有完全相同量的反常质量的辐射能所取代。就这样, 25 年之后,爱因斯坦的完全以类比为基础以美学为根基的风险一跃终于迎来了实验证明。

我们发现, Banesh Hoffmann 也如此认为,有一点富有启发性:爱因斯坦在 1907 年得出的戏剧性的结论(即质量总包含能量)只不过是他在 1905 年做出的发现的另一面(即能量总包含质量)。就好像是,当他写出公式之后,最初只是沿着一个方向去读[“m = E/(c^2)”读作:“一个量小得不可思议的质量被一标准大小的能量所拥有。],然后,在 2 年之后,最终认识到,这个公式还可以从另一个方向读(“E = mc^2”读作:一个量大得不可思议的能量隐藏在一标准大小的质量之中)。这表明,即使最勇敢的思想者有时也需要大量时间,高度专注,以及受类比驱动的内心冲突,才可能完成事后发现不过是最初级的概念反转。

题图为侯世达,来自:印第安纳大学

 

19 Comments

  1. yyccss 2018年4月25日 at 上午1:23

    厉害!

     
  2. 源涼 2018年4月13日 at 下午4:41

    确实是神书 里面每个字都看的懂 但是连一块你就不知道他在说什么了😳

     
  3. 七月虫鸣 2018年4月12日 at 下午6:29

    我有非常正当的理由没读完:1.被kindle惯坏了 2.没有kindle版 3.太厚,参考第一点

     
  4. 阿泽 2018年4月12日 at 上午2:36

    突然觉得自己是文盲系列

     
  5. aspirinsen 2018年4月12日 at 上午1:20

    加入必读书……计划五年看完……

     
  6. IreneFu 2018年4月11日 at 下午11:44

    好奇有多少人看完了神书?

     
  7. 黑白格子 2018年4月11日 at 下午9:11

    hahaha

     
  8. Dinobot 2018年4月11日 at 下午8:27

    我想要侯世达同款衬衫

     
  9. 陈仲林 2018年4月11日 at 下午4:33

    GEB看了大概50页,晕晕的。

     
  10. eyes 2018年4月11日 at 下午2:13

    神人出新书,GEB没看完…

     
  11. Fan 2018年4月11日 at 下午1:55

    GEB买了没看完+1

     
  12. Evil 2018年4月11日 at 下午1:24

    “我并不想卷入一些看似是研究智能、实际上跟智能根本不沾边的‘高端’项目。我不知道为什么,越来越多的人沉迷其中。”他说。

     
  13. Moros 2018年4月11日 at 下午12:56

    上一本买了看不懂 这本节选也没能😂

     
  14. 陆离 2018年4月11日 at 下午12:49

    比较好玩的是,我是三年前从亚马逊的“您可能还感兴趣”接龙里找到并买的…(放心,我也没看

     
  15. Adam 2018年4月11日 at 下午12:39

    geb买回来至今没看完🌚

     
  16. 毛线 2018年4月11日 at 上午10:32

    有这样的感觉,穿花衣服拍照的侯世达先生和海报里那些穿正装一脸严肃拍照的国内学者是那么格格不入,真是想不通他为什么会参加这种活动🤐🤐

     
  17. Noiabbit 2018年4月11日 at 上午10:03

    前段时间看了B站的混乱博物馆,有一期讲那本书,然后还买了那本书,叫集异璧之大成,不过还没开始翻😀

     
  18. Abigal 2018年4月11日 at 上午9:52

    好像《混乱博物馆》讲过一期

     
  19. 赤兔在云端 2018年4月11日 at 上午8:52

    看不太懂我的天

     

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