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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