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生命因思考而长存 Life exists because of mind

2018-3-15 10:25| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 13839| 评论: 0|原作者: Lisa-YaK|来自: YaK芽课

摘要: 霍金出生于1942年1月8日, 当天正是现代科学之父伽利略逝世三百周年纪念日. 他逝世于2018年3月14日的今天, 爱因斯坦出生139周年纪念日.霍金是天文学、理论物理学家,主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的 ...

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霍金出生于1942年1月8日, 当天正是现代科学之父伽利略逝世三百周年纪念日. 他逝世于2018年3月14日的今天, 爱因斯坦出生139周年纪念日.

"My goal is simple, it is complete understanding of the universe, why it is as it is and why it exists at all." 霍金终其一生都在探索宇宙存在的意义。


霍金生平简介:
•1942-born on January 8 in Oxford England.

•1963-diagnosed with Motor neuron disease soon after arriving at Cambridge university to do PhD in cosmology.

•1974- calculate that black holes emit radiation and eventually evaporates and disappears.

•1979-appointed lucasian professor of mathematics at Cambridge for 30 years.

•1988-published A Brief History of Time which sells over 10 million copies.

•2007-makes sub orbital spaceflight becoming first quadriplegic to float in zero gravity.

霍金是天文学、理论物理学家,主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。

霍金或许是主流文化中更受喜爱的科学家,在Big Bang和The Simpsons中都客串了角色。

美国天体物理学家Neil deGrasse Tyson 对霍金的逝世发表如下评论:

His passing has left an intellectual vacuum in his wake.But it's not empty.Think of it as a kind of vacuum energy permeating the fabric of spacetime that defies measure. 
他的去世在他的脑海中留下了一个智力真空,但它不是空洞的,把它看作是一种真空能量,渗透到时空结构中,无法测量。

让我们一起通过两个小故事,感受霍金思想的力量,和他给我们带来的对科学研究、学科交叉应用的思考。


原载于《环球科学》2010年11月号,作者为霍金先生

几年前,意大利蒙扎市议会通过了一项法案,禁止市民将金鱼养在圆形鱼缸里观赏。提案者解释说,把金鱼关在圆形鱼缸里非常残忍,因为弯曲的表面会让金鱼眼中的“现实” 世界变得扭曲。

抛开这一法案给可怜的金鱼带来的福祉不谈,这个故事还提出了一个有趣的哲学问题:我们怎么知道我们感知到的“现实”是真实的?金鱼看见的世界与我们所谓的“现实”不同,但我们怎么能肯定它看到的就不如我们真实?据我们所知,就连我们自己说不定终其一生,也在透过一块扭曲的镜片打量周遭的世界。

在物理学中,这个问题并非空想。实际上,物理学家和宇宙学家发现他们自己眼下的处境和金鱼差不多。数十年来,我们一直上下求索,渴望得到一个终极的万有理论,可以用一套完备自洽的基本定律来解释“现实”的方方面面。但现在看来,最后我们得到的或许不是一个单一的理论,而是一大家族相互关联的理论,每个理论对于“现实”都有一套自己的描述,就像透过它自己的圆形鱼缸观察世界一样。在哲学上,这种信念被称为唯实论(realism)。

随着物理学的逐渐发展,唯实论的地位正变得岌岌可危。在经典物理学中,牛顿体系能非常准确地描述我们的日常体验,对“物体”、“位置”之类术语的诠释也在很大程度上与我们的常识(即我们对那些概念的“现实”理解)相符。然而,作为测量工具,我们人类是非常粗糙的。物理学家已经发现,平常所说的“物体”以及令我们看到它们的光,都是由我们无法直接感知到的物体(如电子和光子)构成的。这些物体遵循的不是经典物理,而是量子论。
  
量子论的“现实”与经典物理的“现实”截然不同。在量子论体系中,粒子既没有确定的位置,也没有确定的速度,只有当一个观测者去测量那些量时,它们的值才会确定。有些情况下,单独的物体甚至无法独立存在,只能作为整体的一部分出现。量子物理还极大地挑战了我们对“过去”的认识。在经典物理中,所谓的“过去”就是一系列已成为历史的明确事件,而在量子物理中,“过去”是不确定的,仅仅是一系列事件发生的可能性,跟“未来”没什么两样。甚至连作为一个整体的宇宙,都没有一个明确的过去,或者说历史。因此,量子物理暗含了不同于经典物理的另一种“现实”——虽然经典物理与我们的直觉相符,而且在我们设计建筑、桥梁之类的东西时仍然可以帮上大忙。

这些例子让我们得出一个结论,为诠释现代科学提供了一个重要框架。每一个物理理论或世界图景都是一个模型(通常本质上是一个数学模型),是一套将模型中的要素与观测联系起来的法则。按照取决于模型的唯实论,追问一个模型本身是否真实没有意义,有意义的只在于它是否与观测相符。如果两个模型都与观测相符,那就不能认为其中一个比另一个更加真实。谁都可以根据具体情况选取更方便的那个模型来用。

一句话,别去轻易评判真实。也许你眼中的虚假,从某个角度出发建立模型,也是一种真实。


霍金先生所患的病叫肌萎缩性侧索硬化Amyotrophic lateral sclerosis(ALS),是一种运动神经元的病变死亡的病症,又叫渐冻人。渐冻人的肌肉渐渐僵硬,发生抽搐,肌肉逐步萎缩。这导致说话困难,吞咽困难,并最终无法自主呼吸。

2011年后帮助霍金先生解决说话问题的是英特尔公司由贾斯丁·拉特纳(Justin Rattner)带队的小组。人的神经系统从功能上分为“输入-中枢处理-输出”三部分。霍金先生的输入和中枢处理系统基本没有问题,但随着病情的恶化,他的输出系统,即运动神经元持续死亡。最开始,霍金通过手指和眼睛眨动控制选择屏幕上的字母,但随着神经元的退化,这两种方式都不再适用。之后还尝试了用脑电波控制字母选择,不过效果不是那么理想。
 
英特尔则利用针对残障人士开发的交互系统工具包ACAT(Assistive Context Aware Toolkit,辅助情境感知工具包),完成让霍金先生“说话”的任务。英特尔公司研发的这个系统主要是通过探测霍金面颊肌肉的运动,然后将其“翻译”成语言,并通过设备发出声音让霍金和其他人进行正常交流。现在,英特尔已经将其源代码发布在了代码共享网站GitHub上,任何人都可以查看、下载。

在帮助霍金先生“说话”的项目中,可以看到多个领域的专家协作的身影。既少不了神经学家研究霍金先生的神经系统反馈,也不能没有物理学家研发的可以用手指输入单词或发布命令的Equalizer软件,世界上顶尖芯片公司Intel的CTO带领开发的交互系统工具包和硬件支持,以及工程师将最后的电脑控制板安装在轮椅上。

未来科技给人类带来的便利,需要更多学科间的协同,以计算机为中控系统,硬件实现各种功能。这也符合YaK制智能技术感知、互动,帮助孩子建立计算思维能力,形成统计思维能力,培养建模定的适应未来科学和社会发展的课程体系。YaK希望以编程为桥梁,让孩子和较先进的分析能力。计算思维主要提出的是人如何用计算机优化自己的工作,让自己的效率变得更高。这是抽象、自动化的,当自己的生活、工作等所有问题都变得可计算,让机器代替人类去做,这与人工智能的想法是完全一致的。人工智能所表达的就是让机器人像我们人一样。所以,人工智能涉及的学科其实是相当多的,也一定是跨学科的,包括心理学、神经学、科学、数学、逻辑学、计算机科学等。

在科学的世界中,生命因思想长存。每一位科学家留下的思维巨著,都将伴随着人类历史前进。现在如此,未来更是如此。

Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited to all we now know and understand, while imagination embraces the entire world, and all there ever will be to know and understand.
——Albert Einstein

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