你的選擇,決定了世界的樣子
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《巴別圖書館》 博爾赫斯
《萬維鋼·精英日課》 萬維鋼
《柏拉圖和技術呆子》愛德華·阿什福德·李
《直覺泵和其他思考工具》 丹尼爾·丹尼特
擴展貓糧
巴別圖書館
這期的創意靈感,來源於《巴別圖書館》(Babel Library),阿根廷著名作家博爾赫斯,於1944年創作的著名短篇小說。
博爾赫斯一生從事圖書館工作,同時,他對世界和宇宙也有著終極探索的精神。因此博爾赫斯賦予他終身的工作環境——圖書館以哲學的迷幻色彩,這在《巴別圖書館》中有著鮮明的表現。
在這部著作中,博爾赫斯將“圖書館”塑造成了神的產物,強調圖書館的永恆存在性,並賦予圖書館以神聖的色彩,並投射到現世。
小說中,一個聰明的圖書館員根據一些不容置疑的前提,推斷說“圖書館包羅萬象”。書架裡包括了二十幾個書寫符號所有可能的組合——數目雖然極大,但卻並不是無限的,這些字符可以表現世間的一切。
小說中的時間被設定在“五百年前”(當然,時間在博爾赫斯作品中是沒有意義的),無論是二十多年前,還是“五百年前”,亦或是現在,收集齊全所有書籍始終是圖書館無法實現、卻又執著前進的美好夢想。
這種奇妙的心理被博爾赫斯一語道破:當人們聽說圖書館已經收集齊全所有的書籍時,首先得到的是一種奇特的幸福感。人們都覺得自己是一座完整無缺的秘密寶庫的主人,任何個人或世界的問題都可以在某個六角形裡找到有說服力的答案。
人類貪婪(中性詞)的本性決定了追求一切“齊全”事物的原始慾望,圖書館的原始夢想終於尋根溯源到了原罪。
這不禁讓我們想起另外一篇小說,英國作家阿瑟·克拉克的《神的九十億個名字》,也描寫了類似的情節——人類試圖通過打字機,輸出所有字母的排列組合,從而召喚其中隱藏著“至高無上之神”的名字……
對於文學的話題,在此就不展開了,如果對這些感興趣,大家可以去網絡搜索。
附贈一個“彩蛋”。 國外有一個作家,根據《巴別圖書館》的論述,苦學編程還真的把這座圖書館在網上給建出來了。你輸入任何一段文字,都可以“定位”到虛擬巴別圖書館”一個特定的書架位置。
傳送門:http://libraryofbabel.info/
哥德爾不完備定理
數學家,相比起科學家,總是更“自信”一些。因為“數學”不像“科學”,科學家通過觀察世界,總結出一些規律,但這些規律有可能是錯的。科學的進步,並非是一個個“真理的冒出”,而是不斷地通過一種“更完善的解釋”去代替“原來不夠完善的解釋”——卻永遠得不到那個“終極的真理”。
但數學就不是這樣了,數學顯得靠譜多了。
一個數學家觀察到幾個不同的直角三角形,直角邊的平方和恰好等於斜邊的平方——但數學家並不能就說這是一個三角形確定的性質。必須用嚴格的數學推導去“證明”這個性質。證明了,這就是一條“定理”。
證明的過程,可能會用到之前已經被證明的“定理“——但所有的定理的源頭,即是“公理”。
公理無需證明,是人們普遍認可的。比如兩點之間有且只有一條直線、相互重疊的事物會相互等同、整體大於局部……
數學家先認可幾條“公理”,然後在公理的基礎之上證明各種定理,數學大廈就這麼一步步建立起來了。比如初中學的歐氏幾何學,總共才只有五條公理。決定幾何學大廈的不是那些五花八門的定理,而是這五條公理。
所以數學家一直有一個“執念”——能不能找到一個“自動化”的方法,僅從最基本的數學公理出發,就可以自動證明出所有的數學定理。
當時數學家重點考慮的是有關“自然數”的理論體系。比如哥德巴赫猜想就是有關自然數的一個論斷,所以數學家一直在想,既然定理都是一步步依靠公理推導出來的,那是否存在一個機械化的方法, 能自動判斷哥德巴赫猜想之類的命題到底正不正確。如果這個方法找到了,那數學家們就能一勞永逸,再難的證明題都會被這個機械化方法無情碾壓!
最終,一個25歲叫做哥德爾的年輕人,給出了結論。
在1931年的一次會議上,他宣佈,證明了一個有關自然數公理系統的定理。據說當時馮·諾依曼就在報告現場,馮·諾依曼聽完哥德爾的報告之後說了一句話:“全完蛋啦(It’s all over)!”
簡單地說,哥德爾證明了,在自然數的公理系統中,不但你們想要的那種機械化的證明不存在 —— 而且對有些命題來說,連“證明”本身,都根本就不存在!——這就是“哥德爾不完備性定理”。
換句話說:只要自然數的公理系統只包含有限條公理,那麼就一定存在一些命題,你既不能用這些公理證明它是對的,也不能判斷它是錯的。
數學家的整個世界觀都崩塌了——在這之前,數學家一直堅信數學是可以做到完全自洽的,是可以用類似“太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦……”這樣的方式去證明和推導出一切的。但“哥德爾不完備定理”告訴我們:並不能。
一些誤解
有人認為哥德爾證明了“一切”有限的公理系統都是不完備的 —— 這是錯的。
不完備性定理只限於“自然數系統”。那什麼是“自然數系統“?——這個並不是單指“自然數”這個集合的概念,而是基於這期節目中的提到的“可數shǔ”的概念而來。
可數shǔ
可數shǔ的意思就是,如果一個集合內的元素,按照某個“規律”排成一隊,
然後可以“用自然數1,2,3,4……這樣的方式數一個個數shǔ下去”,那麼我們就稱這個系統是“可數”的。換句話說,這個集合裡的每個元素可以和自然數一一對應,是和自然數集合“等勢”的。比如,有理數集合是可數的,並與自然數集合“等勢”——因為所有有理數都可以寫成“分數”的形式,且每一個分數都可以與自然數一一對應。
同理,這期節目中的圖書館,也是一個“可數”集合。因為圖書館裡的每個字符,都可以按照“某間屋子,某個書架,某層,左起第某本,某頁,某行,左起第某個字符”的方式,去精準定位。也就是說,我們可以給圖書館裡的每個字符都賦予唯一的“編碼”。
既然能編碼,圖書館本質上也是一個“可數的封閉系統”。 如果你“相信這間圖書館裡的文字是可以涵蓋世間萬物真相的”,那麼基於這個假設做推導,那麼我們這個世界也同樣是一個“可數”的封閉系統,因此也註定是“不完備”、先天不足的。
不可數shǔ
有“可數”的系統,當然也有“不可數”的系統——比如“實數”系統。因為實數包含了“無理數”,“無理數”是不可數的,它是無限不循環小數,小數點後面的數列毫無規律可言,因此我們無法找到一個“規則”,給所有“無理數”排個隊,然後“用自然數1,2,3,4……這樣的方式一個個數shǔ下去”。
關於這部分更詳細的解讀,可這期節目。
事實上,“哥德爾不完備定理”確實不適用於實數系統。數學家阿爾弗雷德·塔斯基(Alfred Tarski),在1948年就證明了,如果是一個封閉的“實數”系統,那它就有可能是完備的、也是自洽的。比如歐氏幾何就是一個關於實數的系統,塔斯基已經證明,歐氏幾何系統 —— 雖然僅有五條公理 —— 是完備的和自洽的。
所以不要濫用哥德爾不完備性定理。
柯爾莫哥洛夫複雜度
在視頻的選項A中,人類對於世界的探索,如同一場遊戲,終將會止步於一個“終極成就”,但這並不是我們願意看到的。“柯爾莫哥洛夫複雜度”,給了我們一個“希望”,它告訴我們,這個世界,比想象的更有意思。
那麼,柯爾莫哥洛夫複雜度,是什麼?
先請嘗試用最簡單的語言,概括下面這三個字符串:
(1)001001001001001001001001001001
(2)1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233
(3)Adfdfljdfajnm23ldkjfior09upo 0pj0ahi
你一眼就能看出來前兩個的規律:
(1)第一個字符串就是“把001重複說10遍”
(2)第二個字符串是“斐波那契數列的前12項”。
對前面這兩個字符串,我們都能找到比字符串本身“更簡單的說法”去描述它們。就算把它們的長度再增加多少倍,用這兩句話還是可以充分概括。那麼我們大概可以說,這兩個字符串的“複雜度”,比較低。
但是第三個字符串就不一樣了(實際上,它是貓爪子瞎按的),我們沒辦法用“更簡單的說法”去概括它,就如同絕大多數無理數小數點後的數列那樣,只能老老實實的把它念一遍。
前兩個字符串的“算法含量”比較低,而第三個字符串的“算法含量”比較高。基於此,柯爾莫哥洛夫就提出一個描述“複雜度”定義:能生成這段字符串的最短算法的長度—— 這就是“柯爾莫哥洛夫複雜度”。
前兩個字符串的“柯爾莫哥洛夫複雜度”比較低,而第三個字符串的“柯爾莫哥洛夫複雜度”比較高。同理:
- 一些網絡文學作品的“柯爾莫哥洛夫複雜度”是很低的,看了書名和摘要,就能大概猜到劇情,就算是寫一些讀後感,真的也寫不出什麼花樣。
- 而類似《紅樓夢》這樣的名著,“柯爾莫哥洛夫複雜度”是很高的。裡面的每個段落,每句話都回味無窮,一萬個人心目中就有一萬個《紅樓夢》。
當然,複雜度高並不意味著好看和賣座,複雜度低的內容反而大家更愛看。但卻因此,有人開始琢磨了,能不能設計一套“算法”,自動去判定一套信息的“柯爾莫哥洛夫複雜度”?這樣未來影評書評網站就多了一個重要的參考指標。
答案:不能。柯爾莫哥洛夫複雜度,被證明,是不可計算的。
也就是說,我們永遠都找不到一個算法,可以自動給一個字符串,一部小說,一部電影……去計算出一個“柯爾莫哥洛夫複雜度”的分數。
柯爾莫哥洛夫告訴我們,無論你對一段文字做如何深刻的總結,你永遠都不知道還有沒有更好的總結和更深的解讀。世界上存在的一些“意義”,僅用語言和文字,是無法完全表達透徹的,就如同無理數一樣,除了一小部分可以通過簡單的方式表達,剩下的絕大多數,都是無法通過更簡潔的方式去“總結和歸納”的。
真實世界,有太多“只可意會,不可言傳”的事情,看似強大的圖書館,其實敵不過人類的“腦補神技”,我們每天都會從生活中挖掘出新的意義。
而且,你永遠都不知道,是不是還有一個更深刻的意義,在等著你。
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