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可能性通论:别样抽象艺术与韧性物理学

物理学家基亚拉·马尔莱托提出,科学的进步依赖于一种“反事实”思维,即探索事物“能”与“不能”发生的可能性,而非仅仅基于过去经验进行预测。这种方法认为,真正的知识是一种能在变化环境中自我维系的韧性信息,它具有物理基础。通过挑战现有假设和思想局限,科学能够像艺术创作一样,用想象力揭示更深层次的现实,从而突破停滞,发现新的可能性。

宣布某事不可能,反而让更多事情成为可能。

科学的伟大之处在于不断揭示何为真实,但其风险在于,人类思维总习惯于限制何为可能,在自己与自然的真实之间筑起假设之墙。然而,生命本身就是一连串“或然的不可能”的结果。

科学进步的瓶颈

尽管科学发现在过去几个世纪呈指数级增长,但对自然基本真理的探索却陷入了停滞。合作者大卫·多伊奇指出,我们对自然的深层理解充满了矛盾和模糊,需要采用全新的解释模式。

我们从未像现在这样,在对自然最深刻的理解中面临如此公然的矛盾、空白和悬而未决的模糊性,也从未有过如此激动人心的探索前景。有时,这将要求我们采取截然不同的解释模式。

他以计算机为例:如果计算机内存中的每一次变化都是出厂时预设好的,那么它就无法记录和处理任何新事物。一台计算机“只有在它的状态本可以不同的情况下,才能持有信息”。

“反事实”:一种新的解释模式

“反事实”是一种关于物理世界中什么可能发生不可能发生的解释。它与传统的科学理论不同,后者只关心基于过去经验预测未来会发生什么。反事实思维让我们跳出当前假设的盲区,从全新的视角审视未解之谜。

马尔莱托将“反事实”思想的核心与“韧性”概念联系起来。这里的韧性并非指生物的适应力,而是一种更根本的、存在于信息层面的特性。

  • 韧性信息:指那些能够使其自身在物理系统中持续存在的信息。
  • 知识:一种特殊的韧性信息,它通过编码关于环境的事实来使自己永存。

知识是韧性的关键……事实上,知识是我们宇宙中最具韧性的东西。

思想如何超越自然选择

卡尔·波普尔认为,“知识在于寻求真理……而非寻求确定性。” 马尔莱托在此基础上,对比了自然界和人类思维创造新知识的两种方式:

  • 自然界的方式:通过变异和自然选择。这个过程无法实现“跳跃”,每一个通向新配方(基因)的中间步骤本身都必须是成功的,否则生物无法存活和繁殖。
  • 人类思维的方式:通过猜想和批判。思考过程可以实现“跳跃”,通往一个好想法的思路链条中可以包含不成立的、失败的想法。

然而,思维创造也可能陷入停滞。教条是知识创造的最大障碍,因为它限制了猜想和批判的能力。

解释的艺术,而非计算的工具

物理学的魅力不在于计算苹果下落的具体数值,而在于其背后的解释——它将苹果的运动与行星的运动统一起来,揭示了超越我们直觉的、看不见的现实。

解释是关于用大部分看不见的元素来说明所看见的事物。

我们所看到的世界,会因为我们观察方式的改变而改变。无论是借助显微镜和望远镜等物理工具,还是运用构思这些工具的思维工具,都是如此。传统的物理学观念只关注“轨迹”,即基于初始条件预测苹果或电子的运动路径,却忽略了其他层面的解释。然而,正是这些解释,才能让我们把握物理现实的全貌。

从神话到物理学的反事实

历史上,许多发现并非源于直接观察,而是源于对现有体系中矛盾的思考。海王星和中微子的发现,都是因为科学家们意识到现有假设中“必定有某些东西需要放弃”。

马尔莱托用古希腊的忒修斯神话来阐明反事实的运作方式。

忒修斯与父亲约定,如果他成功杀死牛头怪,返航时船上就挂白帆;如果失败,就挂黑帆。他成功了,但返航时忘了换帆,船上依旧是黑帆。他的父亲从雅典高塔上看到黑帆,以为儿子已死,悲痛欲绝之下投海自尽。

这个故事的悲剧意义完全建立在“反事实”之上:

  1. 船可以用来发送信号:因为它具备两种状态(白帆或黑帆)。
  2. 船帆的状态可以被复制:它能被埃勾斯的眼睛和大脑所接收。

没有这两个关于“可能性”的属性,这个故事就失去了意义。一个看似抽象的信息单位(比特),其本质就像忒修斯的船帆:拥有两种可切换的状态,并且能够被复制。任何具备这两个反事实属性的系统,都是一个信息媒介,一个知识的管道。

通过反事实的视角,信息和知识这些看似抽象的概念也被纳入了物理学的范畴。一个物理系统是否能承载信息,正取决于物理定律本身。这意味着,我们头脑中那些抽象的奇思妙想,与岩石和青草一样,都遵循着相同的物理法则。