認知是一種幸福?
有人說,人類有別於其他動物的地方是擁有兩種能力:語言和數學。有了語言與數學或邏輯推理能力,我們不但有了交流的工具,也有了理解這個世界的能力。當然,世界是可以理解的這個事實本身是一個奇蹟,我們並沒有真正理解為什麼會這樣,這是科學的終極問題之一。
既然有了這兩種能力,認知和創造(我指的是知識上的創造與藝術上的創造)就成為人類一種本能,完全或極大限度地發揮這種本能能夠給我們帶來愉悅甚至幸福。弗洛伊德在一篇著名論文中分析了達芬奇不可思議的創造力,他認為達芬奇通過創造滿足了自己,而達芬奇終身未娶,創造的滿足代替了其他方面的滿足。
網路雜誌《Edge》向西方知識界提出的2011年年度問題是,什麼科學概念將改變我們的認知工具(What Scientific Concept Would Improve Everybody』s Cognitive Toolkit)?很多科學家、人文學者以及媒體精英的回答都很有意思,我特別關注了物理學家的回答,覺得弗朗克·維爾切克(Franck Wilczek)和馬塞洛·戈里瑟(Marcelo Gleiser)的回答最有意思。
維爾切克認為,這個將改變我們認知工具的科學概念是潛伏層(hidden layers),準確地說是神經元的潛伏層。他說,人類的很多工具通常有接受層與輸出層。最早的人工神經網路就是由這兩層組成的,由於過於簡單,一些稍微複雜的功能都很難實現。比如僅有兩層的感知器就不能在白色的背景上數出黑色圓圈的個數。經過數十年努力,直到上世紀80年代,人們才認識到只要在接受層與輸出層之間加上一層或兩層,就能大大增強神經網路的功能。今天,這種多層網路用於高能加速器(例如大型強子對撞機)粒子碰撞事件的圖像萃取,比人的能力要高效得多。
戴維·休伯爾(David Hubel)和托斯坦·維澤爾(Torstein Wiesel)發現,視覺皮質中潛伏層的功能是收集視覺對象的各種特徵,最後綜合成整體圖像,他們因此在1981年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。人類視覺是通過接受數目巨大的光子,投射到平面上再通過潛伏層才形成三維圖像的。人造機器人的視覺就很難達到人類視覺的高度。維爾切克認為,潛伏層將所謂的呈展現象(emergence)具體體現出來了。
戈里瑟認為「我們是獨特的」認識,將在我們未來的認知中起到舉足輕重的作用。其實,認識到我們是獨特的以及為什麼我們是獨特的,本身就是一項人類認識自己的重要任務。很多人並沒有認識到「我們是獨特的」。
人類非常獨特,因為地球本身就很獨特,地球提供的各種環境和條件也很獨特。這種看法有點違背所謂的哥白尼原理。該原理認為,地球和太陽系不是世界中心,當然這個原理原來只涉及太陽系在宇宙中的空間地位,後來人們將它推而廣之,例如很多人認為宇宙中存在很多各種各樣的智慧生命,就像《星球大戰》中出現的那些。
戈里瑟的觀點是,像人類這樣的智慧生物在整個宇宙中都是罕見的。他首先論證,在生命與智慧生命之間存在巨大的鴻溝。他對智慧生命的定義是擁有發現科學和技術的能力,而不是像海豚那樣的生命。所以地球上只有人類符合智慧生命的定義。僅生命而言,例如單細胞生物,也許不是地球上的特有現象,也許很多有著類似地球環境的太陽系外行星上也有。地球在形成數億年後這樣的生命就出現了,所以簡單生命出現並不難。而且,生命在很多極端條件下也能存活。
但是單細胞生命的出現並不意味著多細胞生命接著就會出現。生命在適當的環境下變化,只要存活即可,不一定演化出多細胞生命直至智慧生命。進化論只是說適者生存,而不是更加聰明者生存。在進化過程中,只要一個環節出錯,我們人類就不會出現。人類出現的一些條件都很特別:長期存在的具有保護作用的富氧大氣層;地球稍微傾斜的地軸,被地球唯一的體積較大的月亮所穩定;臭氧層和地磁場共同保護生物免於被宇宙射線轟擊;地錶板塊構造調節二氧化碳,使得全球氣溫長期穩定;我們的太陽相對較小、相對穩定,不會偶爾釋放大量的等離子體……具備所有這些條件是很難的。另外,即使在宇宙某個角落存在其他智慧生命,由於非常遙遠,我們實際上是孤獨的。
戈里瑟的觀點與人擇原理有點相似。人擇原理的第一條應用是地球為什麼這麼獨特?因為如果地球不這麼獨特就不會出現人類,我們就不會在這裡問這個問題。推而廣之,如果我們宇宙不這麼獨特,我們就不存在從而不會追問關於我們宇宙的一些深刻的科學問題。人類的出現非常偶然,恰恰是這種偶然性讓人類變得更加珍貴,而不是毫無意義。
認知能力無疑是人類獨有的。這種能力使得人類可以認識世界,一種非常奇妙的「自我認識」能力,也就是說,宇宙的規律使得人類出現——也許是偶然出現的,而人類出現又使得宇宙規律本身呈現出來。僅僅這一點,我覺得認知就是一種幸福。
當然,認知也帶來人類獨有的悲哀感受。人活著就有生老病死,還有很多很多其他痛苦,有些痛苦也許是人類獨有的。也許,科學發展將漸漸為人類解脫一些痛苦。我過去說過,未來科學最大的目的之一,就是為人類帶來更多的幸福感。
(作者:李淼,中國科學院理論物理研究所研究員)
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