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这个量子效应叫作“量子纠缠”[5](quantum entanglement)。爱因斯坦对量子力学没有丝毫兴趣,他将这一效应称为“幽灵般的超距作用”。瑞士日内瓦大学的尼古拉斯·吉森博士在一项针对日内瓦全市的研究中已经证明了这一现象。15吉森博士在光纤中朝相反方向放入了两个相同的光子,一旦两个光子之间的距离达到11 000米,就会遇到一块玻璃板,它们既可以穿过玻璃板,也可以反射回来。因此,每个光子都被迫在两条具有相同可能性的道路中做出选择。由于两个光子之间不可能存在交流,经典物理学预言它们将独立完成自己的选择。但它们做了同样的选择,并且是立刻同时做出了同样的选择。所以,即使这两个光子之间存在不为人知的交流方式,也没有足够的时间以光速把交流信息从一个光子传递到另一个光子。这两个粒子就发生了量子纠缠,并且可以忽略二者之间的距离进行即时交流。很多光子对都具有这种效应。
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这两个光子之间的交流速度远远大于光速。从理论上说,这一速度是无限的,因为根据量子理论,这两个光子的行进决定的退相干性几乎是同时发生的。吉森博士的实验足以证明这种交流至少要比光速快一万倍。
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那么,这是否违背了爱因斯坦的狭义相对论呢(即,认为光速是传递信息的最快速度)?答案是否定的——纠缠的光子之间没有任何交流。光子的决定是随机的——量子的随机性是根深蒂固的,显然,随机性并不属于信息。信息的发送者和接收者同时接触纠缠光子对完全相同的随机决定,纠缠光子被分别用来加密或解密信息。因此,我们是以远远大于光速的速度来交流随机性,而不是信息。把光子的随机决定转换为信息的唯一途径就是,是否可以对光子决定的随机序列进行编辑。但是编辑随机序列就需要观察光子的决定,这样又会引起量子退相干,而量子退相干又会摧毁量子纠缠。所以,爱因斯坦的理论是正确的。
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虽然无法立刻使用量子纠缠效应传递信息,但传递随机性却大有用途。我们可以使被量子计算摧毁的加密过程复活。如果信息的发送者和接收者在一根光纤的两端,它们就可以利用之前搭配好的量子纠缠光子流的随机决定,分别对信息进行加密或解密。由于加密是随机且不重复的,所以不会被破译,也不会发生窃取信息事件,因为这会引起量子退相干,从光纤的两端都可以监测到窃取行为,这样一来也可以保护隐私。
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要注意,在量子加密中,我们可以立刻传递密码。不过传递信息的速度要慢很多——只能以光速传递信息。
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再探量子意识
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计算机同人类各种能力相竞争的局面,使人们产生了一种强烈且通常不好的感觉,认为这种现象从理论上说是不可能存在的。其中一个较为有趣的论点来自牛津大学的数学家、物理学家罗杰·彭罗斯。
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在其畅销书《皇帝的新脑》(The Emperor’s New Mind)当中,彭罗斯提出了两个猜想。16第一个猜想与数学家库尔特·哥德尔证明但未被广泛接受的定理有关。哥德尔著名的“不完备定理”一直被当作数学界最重要的定理之一,该定理认为,在一个足够强大且可以产出自然数字的数学体系当中,必然存在一种既无法证明也无法反驳的命题。
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哥德尔定理的必然结论是,有很多数学命题无法由一种算法决定。其实,要解决哥德尔的这些难题需要的步骤几乎是无限的。所以,彭罗斯的第一个猜想是,机器无法做到人类可以做到的事,因为机器只能按照算法的指令运行。算法无法解决哥德尔的难题,但人类却可以。因此,人类更胜一筹。
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然而,彭罗斯的第一个猜想——人类本来就比机器等级更高,却不那么具有说服力,原因有三:
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1.机器确实无法解决哥德尔的难题,但人类也不行。人类只能对其进行估算。计算机也会估算,并且会在将来的几年当中超越人类的表现。
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2.无论在何种情况下,量子计算都无法解决哥德尔的难题。解决其中任一问题都需要用无数步骤的算法。量子计算可以把传统计算机几万亿年都无法解决的难解问题转化成即时计算,但还是达不到无限计算。
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3.如果以上两个论点都是错误的,也就是说,就算人类可以解决哥德尔的难题,并且凭借自己的量子计算能力解决了这些问题,却还是无法将量子计算限制在机器的范围内。相反,如果人脑具有量子计算的能力,那也只能确认量子计算是可能的,遵循自然法则的物质可以进行量子计算。人类神经元中的任何一种机制都可以进行量子计算,比如可以在机器中复制微管。如今,机器也可以在数万亿设备当中利用量子效应——隧道效应。17没有任何证据表明只有人脑才能进行量子计算。
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彭罗斯的第二个猜想更难解决:可以进行量子计算的实体都是有意识的。他认为,人类的量子计算能力是其拥有意识的原因。因此,是量子计算(量子退相干)产生了意识。
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现在我们知道意识和量子退相干之间有一种关联。也就是说,意识观察一种量子不确定性可以引起量子退相干。然而彭罗斯断言相反的方向存在着关联,这种说法不符合逻辑。当然,从一般意义上来说,量子力学本来就没有逻辑可言——它只遵循量子逻辑(一些观察者使用“奇怪”一词来形容量子逻辑)。但是,彭罗斯的第二个假设也不符合量子逻辑。从另一方面来看,我不能立即反驳它,因为意识和量子退相干之间确实有一种强大的联系,因为是前者引发了后者。我已经琢磨这个问题三年了,但仍然无法坦然接受或者断然否定它。也许在我创作下一本书之前,我会对彭罗斯的第二个猜想产生一些想法。
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运用逆向工程制造已被证明的设计:人脑
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对许多人而言,随着科学不断普及,思维是神秘的最后避难所,他们并不希望科学的想法入侵未知领域的最后领地。
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——丹尼尔·丹尼特,引自赫伯特·西蒙
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难道我们不能让人们做自己,按照自己的方式享受生活吗?你是在试着制造另一个自己,但一个你就足够了。
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——拉尔夫·瓦尔多·爱默生
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对于年迈的智者而言……解决问题的办法就是知识和自律……在践行这条准则的时候,他们做好准备迎接人们的各种观点,这些事会被后人认为是恶心且不孝的——比如挖掘死者并对其进行肢解。
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——C·S·刘易斯
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智能是:(a)宇宙中最复杂的现象或(b)一个极其简单的过程。
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当然,答案是(c),即以上两点都对。这是让生命变得有趣的另一个伟大的二元性。我们已经探讨过智能的简单性:简单的模式和简单的计算过程。现在让我们谈一谈复杂性。
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让我们回到知识,它从简单的种子开始,后来变得像搜集知识的过程与混沌的现实世界互动一样详尽。的确,这就是智能的起源。它是进化过程的最终结果,我们称之为自然选择,它本身就是一个简单的模式,从其身处的混乱环境中汲取复杂性。当在计算机当中应用进化论点的时候也存在同样的现象。先从最简单的公式开始,把进化迭代的简单过程与大规模计算的简单性结合起来,所得出的结果通常是复杂、多能、智慧的算法。
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