我们能够测量黑洞,但无法治愈感冒

爱因斯坦(Albert Einstein)说:“宇宙最不可理解的性质是它是可理解的。” 而且他惊讶地并非没有道理。 作为进化的结果,人脑开发了一种适应系统,但是自从我们的祖先解剖了稀树草原并解决了生活中的困难以来,其基本的神经结构几乎没有改变。 实际上,令人惊奇的是,同一只大脑使我们能够在量子世界和太空中,在与发生进化的日常世界的“常识”相去甚远的概念中找到意义。
但是我认为,在某个时候,科学将推动刹车。 发生这种情况有两个原因。 乐观-我们会清理并勾勒出某些区域(例如原子物理学),以便没有多余的东西可添加。 另一个更令人不安的是,我们将达到大脑能力的极限。 为了完全理解物理现实,可能存在一些必要的概念,而关于达尔文主义或气象学的猴子,我们将没有更多的想法。 而且一些发现将不得不等待后人类的智慧。
一般而言,科学知识令人吃惊地零散-最深的谜语通常在附近。 今天,我们可以令人信服地
解释测量
结果, 该 结果显示了两个距地球超过十亿光年的黑洞的碰撞。 同时,尽管在流行病学方面取得了巨大进步,但我们在普通感冒的治疗方面几乎没有取得任何进展。 我们可以确定存在着一个神秘而遥远的宇宙现象,同时又由于日常事务而发现自己处于困境,这一事实并不像乍看上去那样自相矛盾。 天文学比生物学和其他人类科学要简单得多。 黑洞,对我们来说似乎很奇特,是自然界最简单的物体之一。 它们可以通过简单的方程式精确描述。
我们如何确定复杂性? 科学能走多远的问题部分取决于答案。 由几个原子组成的事物不可能太复杂。 大事情也不必复杂。 尽管恒星很大,但它是一个非常简单的物体。 它的核心非常热,以至于复杂的分子被破坏,并且那里没有化学化合物,因此,实际上,仍然存在着来自原子核和电子的无定形气体。 您可以考虑一个由钠和氯原子组成的盐晶体紧密地堆积在一起,从而形成一个重复的立方晶格。 如果您将一块大晶体切碎,那么直到您将其分类为单个原子之前,其结构几乎保持不变。 即使盐很大,也不能称其为盐。
原子和天文现象-非常大和非常小-可能非常简单。 但是在他们之间困难开始了。 最困难的部分是生物。 该动物具有各种规模的内部结构,从分离细胞中的蛋白质到肢体和主要器官。 它不能切成碎片存在,因为切割时盐晶体会继续存在。 快死了。
科学理解有时以层次结构的形式呈现,并以建筑物各层的方式排列。 与更复杂的系统相关的所有事物的位置都较高,而更简单的事物的位置较低。 数学位于地下室,其上方是粒子物理学,然后是物理学的其余部分,然后是化学,然后是生物学,然后是植物学和动物学,最后是行为主义和社会科学(当然,经济学是顶层公寓)。
科学的分类没有争议,但是出现了一个问题,即在一楼的科学(尤其是粒子物理学)是否比其他科学更深入或更全面。 从某种意义上说是这样。 正如物理学家
斯蒂芬·温伯格 (
Stephen Weinberg)在1992年的《最终理论的梦想》中所解释的那样,所有解释性的答案都指向下。 如果您作为一个固执的孩子,重复“为什么,为什么,为什么?”,您会发现自己处于粒子水平。 从温伯格的角度来看,所有科学家都是
还原主义者。 他们确信,不管多么复杂,一切都是
Schrödinger方程的解决方案
-Schrödinger方程是根据量子理论控制系统行为的基本方程。
但是,还原主义者的解释并不总是最好或最有用的。 物理学家菲利普·安德森(Philip Anderson)
说: “更多意味着不同。” 任意复杂的事物-热带森林,飓风,人类社区-都由原子组成,并遵守量子物理学定律。 但是,即使可以针对巨大的原子团求解这些方程式,也无法给我们科学家寻找的启示。
包含大量粒子的宏观系统显示出新兴的特性,这些特性对于适用于给定系统级别的新的,不可约的概念可以得到最好的理解。 价,
胃排毒 (胚胎发育过程中的细胞分化),
印迹 ,自然选择就是这类现象的例子。 甚至比管道或河流中的水流动都不那么神秘的现象,从粘度和湍流方面比从单个原子的关系形式也更好地理解。 流体力学专家并不关注水由H
2 O分子组成的事实。 他们可以理解波浪是如何分解的,以及何时由于水将液体呈现为连续物质而在转弯时导致流体被分解。
对于我们理解特别复杂的事物(例如,鸟类或人脑的迁徙),新概念尤其重要。 大脑是细胞的集合。 图片是一组化学颜料。 但重要的是,当我们将层次上移时,结构和模式是如何出现的,这很重要,也很有趣-这可以称为表现复杂性。
因此,还原主义在某种意义上是正确的。 但是他很少在有用的意义上忠实。 只有1%的科学家研究粒子物理学或宇宙学。 其余的99%在更高层次的层次上工作。 他们受其主题的复杂性约束,而不是缺乏对亚核物理的理解。
因此,事实证明,科学与建筑之间的类比是不好的。 基础薄弱会危及建筑物的结构。 相反,与复杂系统配合使用的更高层次的科学不会遭受不可靠的基础的困扰。 科学的每个层次都有其自己独特的解释。 必须根据各种不可简化的概念来理解不同难度级别的现象。
可以预期在三个方面取得重大突破:非常小,非常大和非常复杂。 尽管如此,我冒昧地建议我们的理解是有限度的。 能够达到这些极限的第一个人可能是试图了解非常复杂的系统-例如我们的大脑。 可能是复杂的原子团簇,无论是大脑还是电子机器,都无法学习有关自身的一切。 而且,如果我们尝试沿着更低的Weinberg箭头前进,就会遇到另一个障碍:如果它们导致弦论专家自己绘制的许多维度的几何图形。 物理学家可能永远都不会理解时空的基础,因为他们的数学太复杂了。
我关于人类认知局限性的说法遭到了杰出的理论物理学家
戴维·德意志 ( David Deutsch )的
质疑,他提出了“量子计算机”的概念。 在他的精彩著作《无限的开始》(The Beginning of Infinity,2011)中,它说任何过程基本上都是可计算的。 就是这样 但是,计算事物的能力并不等于理解事物的能力。 用几行算法描述了一个美丽的
分形图案,即一
组Mandelbrot 。 它的形状甚至可以在功率适中的计算机上构建。

但是,没有一个人只有一个算法可以想象这个极其复杂的图形,就像他可以想象一个正方形或一个圆形一样。
世界象棋冠军加里·卡斯帕罗夫(Garry Kasparov)在《深层思想》(Deep Thought)(2017年)一书中写道,“有机器的人”可以做的比个人要多。 也许可以通过增强这两个实体的共生来获得新发现。 例如,在药物开发和材料科学研究中,与实验室实验相比,计算机模拟的使用提供了越来越多的机会。 汽车最终能否在质量上超越我们并变得合理,仍然是一个有争议的话题。
生物大脑可以使用的抽象思维预示了文化和科学的出现。 但是,这种活动已经进行了不超过几千年了,它可能是更强大的后人类思想的短暂先驱,这种思想的出现不是由于达尔文式的选择,而是由于“理性发展”。 人们可以争论未来是属于有机的人类还是电子超级智能机器。 但是,我们将以人类为中心,认为人类对肉体现实的全面理解是不适当的,遥远的后代将没有任何秘密可言。