本世紀電腦科學的神速發(fā)展正極大地改變著社會。和工業(yè)革命使得人類的體力勞動由機械來完成相并行，電腦似乎也能完成人類的大部分智力勞動，于是不少人工智能專家進而斷言，在一、二個世紀甚至更短的時間里，電腦便能實現(xiàn)人腦的所有功能，也就是說電腦不僅具有智慧，甚至還將要超越人腦。他們聲稱在電腦的算法變得足夠復雜時，它的痛苦和快樂、對美麗和幽默的鑒賞力以及意識和自由意志就會自然地涌現(xiàn)出來。人工智能專家盡管用了許多夸大的詞匯，試圖賦予電腦以這些可敬的品格，英國數(shù)學物理學家羅杰·彭羅斯在他的新著《皇帝新腦》中斷言，所有這一切只不過是幻影而已，正如安徒生的童話中的皇帝沒有穿衣服一樣，電腦沒有精神，沒有意識，沒有智慧，更沒有自由意志。

彭羅斯用來支持他斷言的論證是，用電腦算法來獲取真理的手段是太過局限了。這個論證和著名的哥德爾定理有著相同的價值。

本世紀初，德國數(shù)學家希爾伯特提出了一個非常宏偉的規(guī)劃。他認為，任何形式系統(tǒng)的正確命題都可由一些不證自明的公理依邏輯學的規(guī)則推演出來。數(shù)學界甚至認為公理化手段是嚴密科學所不可缺少的。可惜好景不長，一九三一年由奧地利邏輯學家哥德爾證明的一道定理表明，在任何一個形式系統(tǒng)中總存在數(shù)量多得多的由這種辦法既不能證明又不能證偽的正確命題。這也就是說，絕大多數(shù)的真理都是公理化的漏網(wǎng)之魚。

哥德爾的論證和德國數(shù)學家康托關(guān)于實數(shù)集合的不可列性的證明以及英國哲學家羅素的所謂的理發(fā)師佯謬(paradox，一譯“悖論”)是一脈相承的。羅素佯謬是說，某城市的一名男理發(fā)師要給并且只給該城所有不為自己刮胡子的男士刮胡子，那么他要為自己刮胡子嗎？如果他不為自己刮胡子，那么他就必須去刮自己的胡子。反過來，如果他為自己刮胡子，則他不應該刮自己的胡子。這個佯謬是對亞里斯多德以來的邏輯學的巨大沖擊，也就是說，邏輯學不像通常以為的那樣是完全可以信賴的。后來羅素對這個問題作了一些修補，但是這些處理并未使人信服。

對希爾伯特規(guī)劃的粉碎性打擊正是人類的萬幸。如果一切真理都能被他的公理化系統(tǒng)一網(wǎng)打盡，或者說電腦能夠取代并進而超越人腦，且不說電腦統(tǒng)治人類的境況有多么恐怖，只要想想如果真理能被公理化所窮盡，這個世界將是多么乏味也就可以了。我們在慶幸之際，不禁感懷歌德的先知：“一切理論都是灰色的，生活之樹常綠長青?！?/p>

人類要壟斷萬物之靈的桂冠，除了必須征服其創(chuàng)造物電腦的窺伺企圖之外，還得挑戰(zhàn)全知全能的造物主。

造物主自文明肇始即占有至尊的地位?？茖W的進展使他的領(lǐng)地漸次縮小。自伽利略以來的科學傳統(tǒng)認為，宇宙間的一切演化都由定律所制約。一旦邊界條件或初始條件給定，萬物就只能按照預定的方式發(fā)展而別無選擇。有時我們會喪失預言能力，那是因為對初始條件了解的不精確引起的。而宇宙整體的初始條件即是所謂的第一推動。通常把第一推動歸因于宇宙外的超越時空的造物主。似乎造物主在進行第一推動后就不再干涉宇宙的事務了。但是宇宙是包容一切的，在它之外不存在任何東西，所以這里出現(xiàn)了一個明顯的佯謬。物理學由經(jīng)典理論向現(xiàn)代理論的蛻變，并沒有觸動第一推動的佯謬，而大爆炸宇宙論只不過將過去以為發(fā)生在無限久以前的創(chuàng)生時刻拉近到一百五十億年前左右的大爆炸時刻而已。而第一推動問題反而由于宇宙年齡由無限縮短到有限而變得更加尖銳。

最近英國宇宙學家史蒂芬·霍金提出的無邊界宇宙模型把造物主僅余下的在宇宙創(chuàng)生時刻的作用也祛除了。根據(jù)他的理論，宇宙時空在某種含義上有點像四維的地球表面，它是有限的卻是無界的，既沒有開端又沒有終結(jié)。它就是存在。這種既自洽又自足的模型和無中生有的觀念不謀而合。既然宇宙是無終無始的、沒有邊界的，它就沒有為造物主留下進行第一推動的場合，也就是說造物主沒有存身之所?；艚饘σφ?、天體物理和宇宙學的貢獻在當代是首屈一指的，而他對無邊界宇宙模型最為偏愛。一些評論家認為，因為他的理論一再地觸犯天威，甚至連他篤信上帝的發(fā)妻也無法容忍，遂導致二十多年婚姻的解體。無邊界宇宙模型美則美矣，但它本身并不具備非實現(xiàn)不可的威力。如果我們不能證明其存在性，則它仍然只不過是鏡花水月而已，這是一個未解決的問題。

人類在成功地祛除了造物主在宇宙演化甚至第一推動的作用后，如果不枉擔萬物之靈的虛名的話，則還必須為自身的意識和自由意志尋求立足之地。這個任務更加艱巨得多。

事實上，幾百年來自然科學一直被籠罩在宿命論的陰影之下。牛頓曾經(jīng)在他的不朽著作《原理》的最后一卷的扉頁上寫下了雄心萬丈的一行字：“現(xiàn)在讓我來敘述世界的體系?！彼睦^承人法國天文學家拉普拉斯更加發(fā)揚光大了這個宿命論的世界體系。任何進入自然科學領(lǐng)域的青年都曾經(jīng)為這個問題所深深困擾過。他會立即發(fā)現(xiàn)一切都是命定的，世間已無所追求，這是多么令人悲哀！

下面，我們討論意識和自由意志問題，在這方面我們眼下所能做到的，只是羅列一些猜測而已。討論這個問題，得先檢討時間和演化兩個概念。智慧生物之所以覺得宇宙在演化，目前大致上有幾種觀點。第一種觀點是無邊界宇宙的，它認為宇宙的態(tài)或波函數(shù)是先驗地存在的；正是認識主體的心理學的時間箭頭給他以客觀演化的幻覺。宇宙甚至是處于冰冷的絕對的純態(tài)，表觀宇宙之所以具有溫度，乃是由于觀察者受他對宇宙的視界限制而引起的，由于這種限制我們不能獲取宇宙的完全的訊息。熵是代表我們無知的程度，因此表現(xiàn)宇宙就具有熵以及相伴隨的其他熱力學性質(zhì)。按照這種觀點根本就沒有自由意志的余地，意識的作用完全是被動的。

第二種觀點是，時間的未來方向向我們展開了種種可能性，認識主體參與了客體的演化。美國物理學家惠勒認為，這種展現(xiàn)發(fā)生于量子態(tài)被觀測時引起的態(tài)坍縮。這里引起了兩個麻煩。第一，進行觀測或者被智慧主體觀測是很難界定的。第二，在宇宙學中根本不存在超越時空的外在的觀測者，對宇宙整體作觀測更無意義。第三種觀點是，普里高津?qū)W派曾經(jīng)證明，一個足夠復雜的不穩(wěn)定系統(tǒng)的確定性演化可等效于不可預測的概率過程，即所謂的馬爾可夫過程，由此可以引進熱力學的時間箭頭，并抹平了確定性和概率(隨機)性的差異。在這兩種觀點中自由意志何以參與演化一點也不清楚。

彭羅斯的猜測是，量子態(tài)的坍縮與觀測無關(guān)，一個過程只要牽涉到單個引力子的能量即發(fā)生坍縮。那么，他在什么地方去尋求自由意志的存身之地呢？他認為，我們自信所具備的自由意志也許和世界定律中的某些不可計算部分相關(guān)。我們意識的頭腦是非算法的(也就是不可計算的)。我們知道，電腦完全是算法的。他還說，這個世界很可能是宿命論的，但卻是不可計算的。按照他的說法，自由意志和宿命論可以共存。他承認，讀者一定會對這一結(jié)果深感失望。

霍金則提出另一種看法，也許意識和自由意志只適用于像生物或社會這么復雜的系統(tǒng)，它只是一種有效理論。正如談論單個粒子的溫度沒有任何意義，對于一群粒子才能定義溫度?？上?，甚至霍金本人對此也很不滿意。

這些情形的確是非常令人沮喪的。我們在此只是為意識和自由意志爭取存在的權(quán)利，那怕是可憐巴巴的一點，還根本談不上任何別的奢求，否則的話，萬物之靈和渾渾噩噩的塵埃就沒有優(yōu)劣之分。當然如果我們有幸擁有若干，也不妨慷慨地讓其他生物甚至我們認為更卑微的其他存在物分享。我們嫉妒全知全能的造物主，并阻止電腦超越我們的野心，但是對于弱者盡可十分大度，只要萬物之靈這頂桂冠不被剝奪也就可以了。

意識和自由意志無處存身的困境，恐怕和科學理論的貧弱相關(guān)，尤其是我們對時間的認識過于膚淺。譬如講，如果時間是多于一維的，則以上的討論就完全混亂或喪失意義。時間無疑是最奇妙的一種概念。我們可以暫時不談狹義相對論中的時空協(xié)變和廣義相對論中彎曲時空代表的引力作用(這是關(guān)于時間的最無爭議的部分)。時間大體上可以用一個實數(shù)描述它的流逝，并具有一個方向箭頭，這個箭頭擁有熱力學、心理學、電磁學、量子力學和宇宙學的含義。這些大致上已成為共識。

通常發(fā)生的是，在我們得到新的理解之時，又同時被它誤導了，也許這便是科學進展的機會成本。正如在希爾伯特規(guī)劃的情形下，公理化無疑是一種進步。例如，在數(shù)學史上正是對歐幾里德幾何公理的探討才導致非歐幾何的發(fā)現(xiàn)。但是，我們從哥德爾定理得知，原先以為公理化系統(tǒng)是完備的，豈不知更豐富的內(nèi)容卻被遺漏了，我們只抓住了一些沒有生氣的東西。同樣的，迄今為止的物理學中的時間及其流逝觀念也許過于狹隘了?？峙略谖覀冇猩暌部床坏竭@種局面的改變。

彭羅斯現(xiàn)任牛津大學數(shù)學研究所的羅斯·玻勒教授。他是史蒂芬·霍金的半師半友。他的父兄均為學術(shù)界和藝術(shù)界名人。他是當代世界上最博學和最有創(chuàng)見的數(shù)學物理學家之一。他的所有廣義相對論論文已成為這一領(lǐng)域的經(jīng)典。他的《皇帝新腦》是九十年代最優(yōu)秀的科學著作之一。這本書體現(xiàn)了當代科學家對哲學上最重大的問題之一“精神——身體關(guān)系”挑戰(zhàn)的大無畏精神。雖然人類要徹底解決這個問題還是非常遙遠的事，但是一切有志創(chuàng)造者都可從這部洋溢著探索真理的激情的靈感的巨著中汲取大量營養(yǎng)。這部書論題廣泛，貫穿電腦科學、數(shù)學、物理學、宇宙學、神經(jīng)和精神科學，哲學和美學，其動機在于研究什么是智慧，電腦具有智慧嗎，世界是一元的還是二元的，是否存在一個“遺世獨立”的柏拉圖觀念世界，時間和它的方向的起源，宇宙的大統(tǒng)一理論，科學創(chuàng)造的美學動機，宿命論和自由意志等等。要在一篇短文中為此書作一簡介決非易事。我在這里想從和該書稍微不同的角度來行文，側(cè)重于討論自由意志和宿命論的問題。凡是屬于彭羅斯的觀點都將明白指出，而其余部分概由文章作者負責。

(《皇帝新腦》，羅杰·彭羅斯著，許明賢、吳忠超譯，即將由湖南科學技術(shù)出版社出版)