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霍金:故事还没讲完

 yangtz008 2018-03-15


内容来源:笔记侠整合稿件,部分内容来自《环球科学》杂志,公众号:品途商业评论;混沌大学等。


封图设计 | Holly    责编 kay

 第 2062 篇深度好文:6777 字 | 7 分钟阅读


精选笔记·文化生活


本文新鲜度:永恒    口感:凉凉


笔记君邀您,先思考:


  • 如果让你告诉外星人,我们人类取得的最高成,你会说什么?

→ 文末有霍金先生的答案


3月14日,在爱因斯坦诞辰之日,我们得知了一个消息:物理学家史蒂芬·霍金因病去世,享年76岁。一代科学巨星陨落,回归宇宙。

 

霍金在《时间简史》中写道,“如果此刻太阳熄灭,地球上的我们只能在8分钟之后才知道”。而今天熄灭的太阳,就是他自己。

 

笔记侠整理霍金生平、简述大爆炸理论,以及他近年来对AI的见解,文末奉上《时间简史》与《果壳中的宇宙》的部分经典话语,以下缅怀伟人——


生平

史蒂芬·威廉·霍金


1942年1月,纳粹德军几乎夜夜不停地轰炸英国伦敦。这迫使霍金一家搬离海格特的家园迁到牛津避难。就是在战火中,霍金诞生了。


1942年1月8日伽利略逝世300周年纪念日,这天正是霍金出生的日期。而巧合的是霍金走的日子正是爱因斯坦诞生日。

 

霍金出生于一个典型的英国中产家庭,父母均为牛津大学毕业生,父亲法兰克是毕业于牛津大学的热带病专家,母亲伊莎贝尔1930年代于牛津研究哲学、政治和经济,霍金出生后母亲也放弃了事业转做了家庭主妇。

 

小时候的霍金从未表现过什么惊人的天赋,但他有个比较像小天才的癖好他喜欢玩具火车、轮船和飞机,尤其喜欢把它们拆开探究它们是怎样运行的。


多年以后霍金在发表演说时说他自己认为:“自己的很多发现其实都来自我对探究事物和控制它们的渴望。


他感慨“从我开始攻读博士之后,这种渴求才在宇宙学研究之中得到满足。”然而他无法否认的一点是,幼时的他只是经常把东西拆开以穷根究底,对再把它们组装回去却束手无策。

 

申请大学时,做医生的父亲希望霍金去学医,但他不喜欢生物学,因为那个学科不够抽象,“过于叙述性并且不够基础。”17岁那年虽然“考得很糟”,他还是拿到了奖学金,进了牛津大学的大学学院。


 

大学学院不设数学专业,于是霍金申请了物理学,然而仍然没有什么火花在霍金与物理的碰撞中产生。在牛津的岁月里,他仍然没有显现任何“成才”的迹象。

 

霍金想研究的是宇宙学,在理论物理中有两个领域是最抽象也最基本的,一个是看不见摸不着的基本粒子,另一个就是庞大的宇宙,霍金觉得粒子物理不如宇宙学抽象前者更像生物学,“科学家们能做的只不过是和植物学一样把各种粒子分门别类。”所以霍金去了剑桥。

 

在剑桥霍金经历了生死挣扎。

 

一次滑冰,母亲发现自己儿子在摔倒后要爬起来非常艰难,于是霍金被送进了父亲的医院住了3周,做了各种检查并且目睹了对面床上一个男孩死于肺炎。医生告诉霍金,有一天他会死于呼吸肌丧失功能,而他的寿命也许只有两年。

 

拿着医生开的维生素片霍金回到学校,他觉得自己很倒霉,“也许已经活不到博士毕业了。”他做噩梦,听瓦格纳,“因为他和我的末日黑暗兴味相投”。浑浑噩噩中,霍金邂逅了一个叫简·瓦格纳的圆脸姑娘,并和她订了婚。

 

 

婚后,他得拿到博士学位,在医生宣判的死期临近时,霍金遇见了彭罗斯。

 

彭罗斯比霍金大11岁,他有相当好的数学功底,当其他人正在费尽心思猜测求解方程时,他引进了一种新方法,不需要具体的求解方程,就能看出解的一些性质。

 

从1965直到1970年,霍金和彭罗斯组成一个黑洞和婴儿宇宙的研究小组,两人一道将奇点的存在性证明推广到更加一般的情况,包括早期宇宙。看上去他们成功了。


在那个年代,编写“现代宇宙学编年史”时,克拉夫(HelgeKragh)写道:“1960年代中期真是现代宇宙学的一个分水岭,我们观测到了大爆炸的遗迹——微波背景辐射(已获1978年度诺贝尔物理学奖);也给出了大爆炸这一现象的理论支持。”

 

而他的病,看上去也忘了他,恶化的速度一天天慢了下来。


到1979年,霍金生育了3个子女,还获得了卢卡斯教席——这是数学界最重要的一项教授名衔。

 

1985年,霍金第一次来到中国,到中国科技大学和北京师范大学访问。在科大水上讲演厅做天体物理的学术报告。


三年后,霍金的科普著作《时间简史:从大爆炸到黑洞》发行,从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿,该书被译成40余种文字,出版逾1000余万册,但因书中内容极其艰深,在西方被戏称为“读不来的畅销书”(UnreadBestseller),有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销,是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材:时间有没有开端,空间有没有边界。


霍金与简

 

1991年,霍金和简离婚,4个月后霍金娶了自己的护士伊莱恩·梅森,伊莱恩的前夫正是替霍金在轮椅上装电脑和语言合成器的工程师。


2005年接受采访时,霍金说,“我知道我的人生很难被描述为普通,但我确实觉得,在我心里,我就是个普通人。


霍金与伊莱恩·梅森

 

2001年10月,又一部作品《果壳中的宇宙》 (The Universein a Nutshell)出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇,以相对简化的手法及大量图解,诉说宇宙起源。

 

2006年,64岁的史蒂芬·霍金正式与第二任妻子伊莱恩办理离婚手续。他们已经共同生活了11年。


2006年霍金第二次来中国他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究在香港科技大学体育馆主持一个题为“宇宙的起源”的演讲在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。

 

2007年 霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说。

 

2012年8月29日霍金参与2012年夏季残奥会开幕式演出。

 

近几年,霍金频频发出对于世界的警示,他说:“或许外星生命会正盯着我们看呢。”


“不管最终地外智慧生命到底存在还是不存在,现在该是有人正式投入进来。这个问题,我们必须要弄个明白。”

 

霍金还多次表示,“彻底开发人工智能可能导致人类灭亡”。


他多次提醒人类,要尽量避免人类通过AI建造更高级的武器,进而摧毁人类。


他提出,未来“人工智能可能毁掉人类”,人类需要建立有效机制,用逻辑和理性去控制未来可能出现的威胁,防止其威胁进一步上升

 

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个人。

 

人们总以为他是站在上帝一边的,《时间简史》的结尾,霍金说:若能知道宇宙如何开始,将是人类理智的终极胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。

 

然而他在《大设计》中说:“宇宙创造过程中,上帝没有位置。“他曾说,”生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。”

、大爆炸宇宙论简述


“大爆炸宇宙论”(The Big Bang Theory)的建立基于了两个基本假设:物理定律的普适性和宇宙学原理。认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。

 

1927年,比利时天文学家和宇宙学家勒梅特(GeorgesLemaître)首次提出了宇宙大爆炸假说。

 

1929年,美国天文学家哈勃总结出了一个具有里程碑意义的发现,即:不管你往哪个方向看,远处的星系正急速地远离我们而去。

 

换言之,宇宙正在不断膨胀。并根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。

 

大爆炸宇宙论在长达近100年的历史中经历了初始、验证和成熟的阶段,霍金是其支持者。(更多信息建议读这位伟人留下的书籍来系统学习)



近几年,霍金对人工智能十分关注。

、霍金看人工智能(AI)

霍金近几年对人工智能十分关注,多次发表对人工智能发展的看法。他认为,人类需警惕人工智能的发展威胁,因为人工智能一旦脱离束缚,以不断加速的状态重新设计自身,人类将无法与之竞争,从而被取代

 

霍金多次敬告世人,关注人工智能的深远影响:“强大的人工智能的崛起,要么是人类历史上最好的事,要么是最糟的。对于好坏我们仍无法确定,现在人类只能竭尽所能,确保其未来发展对人类和环境有利,人类别无选择。”

 

不仅如此,他也积极参与到各项活动中。

 

2017年1月初,在名为BenificialAI 2017的会议上,近2000名产学研领袖和中坚力量共同联名发布“AI 23 条原则”,从研究问题、伦理价值观和长期问题三个角度宏观地为AI发展提出规定。

 

联名者包括:Demis Hassabis,Ilya Sutskeve,Yann LeCun, Yoshua Bengio 以及马斯克等等。霍金也在其中。

 

大会认为:人工智能已经为世界各地人的日常生活提供了有益的工具。人工智能技术应该在以下原则的指导下继续发展,将为未来几十年到几个世纪的人给予巨大的帮助和力量。

 

同时面对AI 可能会被误用和威胁人类的担忧,这 23 条原则被期待能确保AI走在“正轨”,以获得更加健康的发展。

 

为确保人人都能从人工智能中受益,同时保证AI研究和发展的正确方向。这23条原则,分别为:

 

1.研究问题

 

1)研究目标:人工智能研究的目标应该是创造有益的智能,而不是让它像经历生物演化一样没有确定的发展方向。

 

2)研究资金:投资人工智能应该附带确保该研究是用于发展有益的人工智能,包括计算机科学、经济学、法律、伦理和社会研究中的棘手问题,例如:

 

  • 我们如何使未来的AI系统具有高度鲁棒性,这样才能够让它们在没有故障或被黑客入侵的情况下做我们想要它们做的事情?


  • 我们如何通过自动化实现繁荣,同时不打破资源和目的的平衡?


  • 我们如何更新法律制度实现更大的公平和更高的效率,跟上AI的发展步伐,管控与AI相关的风险?

 

AI应该具有怎样的价值观,应该具有何等法律和伦理地位?

 

3)科学政策互联:AI研究人员和政策制定者之间应该进行有建设意义、健康的交流。

 

4)研究文化:应该在AI研究者和开发者中培养合作、信任和透明的文化。

 

5)避免竞赛(Race Avoidance):开发AI系统的团队应积极合作,避免在安全标准方面进行削减。

 

2.伦理和价值观

 

6)安全:AI系统应该在整个使用周期内安全可靠,并在可行性和可用性方面有可验证的衡量标准。

 

7)故障透明度(Failure Transparency):如果AI系统造成伤害,应该可以确定原因。

 

8)司法透明度:任何涉及司法决策的自主系统都应对其判断提供合理的解释,并由主管人权机构审核。

 

9)责任:先进人工智能系统的设计师和建设者是使用、滥用这些系统以及这些系统行动造成的道德影响的利益相关者,他们有责任和机会塑造这些影响。

 

10)价值观一致性:在设计高度自治的人工智能系统时,应该确保它们的目标和行为在整个操作过程中与人类的价值观相一致。

 

11)人类价值观:人工智能系统的设计和运行应与人类尊严、权利、自由和文化多样性的理念相一致。

 

12)个人隐私:由于AI系统能够分析和利用人类产生的数据,人类也应该有权获取、管理和控制自身产生的数据。

 

13)自由和隐私:AI 应用个人数据,其结果不能不合理地限制人类真实或感知到的自由。


 

14)共享利益:人工智能技术应当惠及和增强尽可能多的人。

 

15)共享繁荣:人工智能创造的经济繁荣应该广泛共享,为全人类造福。

 

16)人类控制:应该由人类选择如何以及是否委托人工智能系统去完成人类选择的目标。 

 

17)非颠覆(Non-subversion):要控制先进的人工智能系统所带来的力量,应当尊重和改善社会健康发展所需的社会和公民进程,而不是颠覆这种进程。

 

18)AI 军备竞赛:应该避免在致命的自动武器开发方面形成军备竞赛。

 

3.长期问题

 

19)能力注意(Capability Caution):在没有共识的情况下,应该避免对未来AI能力上限做出较为肯定的假设。

 

20)重要性:先进AI可能代表了地球上生命发展历史的一大深刻变化,应该通过相应的关怀和资源对其进行规划和管理。

 

21)风险:人工智能系统带来的风险,特别是灾难性或有关人类存亡的风险,必须遵守与其预期影响相称的规划和缓解措施。

 

22)不断自我完善(Recursive Self-Improvement):对于那些不断自我完善或通过自我复制以能够快速提高质量或数量的AI系统,必须采取严格的安全和控制措施。

 

23)共同利益:超级智慧只应该为广泛共享的伦理理想服务,为了全人类而不是一个国家或组织的利益而发展。


四、《时间简史》&《果壳中的宇宙》

经典看法

《时间简史》

 

1、我们可以回到过去,却终究无法改变历史。

 

2、我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的,在我们看到的最远的物体的情况下,光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时,我们是在看它的过去。

 

3、在无限的宇宙中,有无数个“世界”在产生和消灭,不过作为无限的宇宙本身,却是永恒存在的,生命不仅地球上有,在那些看不见的遥远行星上也可能有。

 

4、自从文明开始以来,人们即不甘心于将事件看做互不相关不可理解,他们渴望理解世界的根本秩序。


今天我们仍然亟想知道我们为何在此?我们从何而来?人们求知的最深切的意愿足以为我们从事的不断探索提供充足理由,而我们的目标恰恰正是对于我们生存其中的宇宙作出完整的描述。

 

5、当爱因斯坦说到“上帝不掷骰子”的时候,他错了。鉴于黑洞给予我们的暗示,上帝不仅掷筛子,而且往往将骰子掷到我们看不见的地方以迷惑我们。

 

6、我注意到就连那些声称凡事皆为命中注定、我们无法去做任何改变的人,过马路的时候时也会一样的小心翼翼。

 

7、现在我们知道,任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。(对于携带力的粒子,反粒子即为其自身。)也可能存在由反粒子构成的整个反世界和反人。然而,如果你遇到了反你,注意不要握手!否则,你们两人都会在一个巨大的闪光中消失殆尽。

 

8、事件的位置以及它们之间的距离对于在有轨电车上和铁轨上的人来讲是不同的,所以没有理由以为一个人的立场比别人的更优越。


《果壳中的宇宙》

 

1、充满希望的旅途胜过终点的到达。

 

2、我们追求发现,不仅在科学中,而且在所有领域中激起创造性。如果我们已经抵达终点,则人类精神将枯萎死亡。


但我认为,我们将永远不会停止:我们若不更加深邃,定将更加复杂.我们将永远处于可能性的膨胀的视界之中心。

 

3、时间为何物?它是否像古老的赞歌说的那样,把我们所有的梦想一卷而空的东流逝波?抑或像一直前进,却又回到线上的早先过站。

 

4、“即使把我关在果壳之中,仍然自以为无限宇宙之王。” 哈姆雷特也许是想说,虽然我们人类的身体受到许多限制,但是我们的精神却能自由的探索整个宇宙,甚至勇敢的闯入连'星际航行“都畏缩不前之处——噩梦不再纠缠的话。

 

5、当我们往过去回溯,过去光锥的截面会达到最大尺度,然后开始再度缩小。我们的过去是梨子形状的。

 

6、宇宙究竟是无限的,或者仅仅是非常浩渺的呢?它是永恒存在的,或者仅仅是年代久远的呢?我们有限的思维何以理解无限的宇宙?什么仅仅是这种企图是否就已经过于自信?我们是否冒着罗密修斯命运的风险?


在经典的神话中,他为了人类的用火从宙斯处盗取火种,因为愚勇而受惩罚,他被连锁在岩石上,让鹰啄食他的肝脏。

 

7、如果宇宙的历史像一张马鞍面或一张平面那样伸展出去,人们就遭遇到如何在无穷处选取边界条件的问题。


但是,如果宇宙在虚时间中的历史是一张闭合的曲面,正如地球的表面那样,人们便可以在根本上避免边界条件的选取。


地球的表面没有边界或边缘。从来未有可靠的报道说人们从那儿失阻落下。


斯坦福大学物理学教授张首晟曾对话霍金,问道:如果让你告诉外星人我们人类取得的最高成就,写在一张明信片的背面,您会写什么?


霍金说:


告诉外星人,关于美的,或者任何可能代表最高艺术成就的艺术形式都是无益的。因为这是人类特有的


我会告诉他们哥德尔不完备定理和费马大定理。这才是外星人能够理解的事情。


2018年3月14日,霍金教授的孩子Lucy、Robert 和 Tim在一份声明中说:


“我们亲爱的父亲今天去世了,我们深感痛心。


  • 他是一位伟大的科学家,也是一位非凡的人,他的工作和成就将会留存多年。


  • 他的勇敢和坚韧,他的才华和幽默激励了全世界的人们。


  • 他曾经说过,“如果宇宙不是你所爱的人的家园,它就不是宇宙。”


  • 我们将永远想念他。”


笔记侠也是。

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