皇帝新脑 

总序 
敬启读者 
译者序 
马丁伽特纳的前言 
感谢 
序言 
第一章电脑能有精神吗？ 
 引论 
 图灵检验 
 人工智能 
 用人工智能得到“快乐”和“痛苦” 
 强人工智能和西尔勒中文屋子 
 硬件和软件 
第二章算法和图灵机
 算法概念的背景 
 图灵概念 
 数据的二进位码 
 撤屈——图灵主题 
 不同于自然数的数 
 普适图灵机 
 希尔伯特问题的不可解性 
 如何超过算法 
 撤屈拉姆达计算法 
第三章数学和实在 
 托伯列南国 
 实数 
 有多少个实数？ 
 实数的“实在性” 
 复数 
 孟德勒伯洛特集的构成 
 数学概念的柏拉图实在？ 
第四章真理、证明和洞察
 数学的希尔伯特规划 
 形式数学系统 
 哥德尔定理 
 数学洞察 
 柏拉图主义或直觉主义？ 
 从图灵结果到类哥德尔定理 
 递归可列集 
 孟德勒伯洛特集是递归的吗？ 
 一些非递归数学的例子 
 孟德勒伯洛特集像非递归数学吗
 复杂性理论
 物理事物中的复杂性和可计算性 
第五章经典世界 
 物理理论的状况 
 欧几里德几何 
 伽利略——牛顿动力学 
 牛顿动力学的机械论世界 
 撞球世界中的生活是可计算的吗？ 
 哈密顿力学 
 相空间 
 马克斯韦电磁理论 
 可计算性和波动方程 
 洛伦兹运动方程；逃逸粒子 
 爱因斯坦和彭加莱狭义相对论 
 爱因斯坦广义相对论
 相对论因果性和决定论 
 经典物理的可计算性：我们的立场如何？
 质量、物质和实在 
第六章量子魔术和量子神秘 
 哲学家需要量子理论吗？ 
 经典理论的问题 
 量子理论的开端 
 双缝实验 
 概率幅度 
 粒子的量子态 
 不确定性原理 
 U 和 R 演化步骤 
 粒子同时在两处？ 
 希尔伯特空间 
 测量 
 自旋和态的黎曼球面 
 客观性和量子态的可测量性 
 复制量子态 
 光子自旋 
 大自旋物体 
 多粒子系统 
 爱因斯坦——玻多尔斯基——罗逊“矛盾” 
 光子实验：相对论的一个问题？ 
 薛定谔方程；狄拉克方程 
 量子场论 
 薛定谔猫 
 现存量子理论的不同看法 
 何处出了差错？ 

第七章宇宙论和时间箭头 
 时间的流逝 
 熵的无情增加 
 什么是熵？ 
 第二定律在起作用 
 宇宙中低熵的起源 
 宇宙论和大爆炸 
 太初火球 
 大爆炸能解释第二定律吗？ 
 黑洞 
 空间——时间奇点的结构 
 大爆炸是何等特殊？ 
第八章量子引力的寻求 
 为什么需要量子引力？ 
 魏尔曲率假设的背后是什么？ 
 态矢量缩减的时间不对称 
 霍金盒子：和魏尔曲率假设的一个关联？ 
 态矢量何时缩减？ 
第九章真实头脑和模型头脑 
 头脑实际上是什么样子的？ 
 意识栖息在何处？ 
 头脑分裂实验 
 盲视 
 视觉皮层的信息加工 
 神经讯号如何工作？ 
 电脑模型 
 头脑可塑性 
 并行电脑和意识的“一性” 
 量子力学在头脑活动中有作用吗？ 
 量子电脑 
 超越量子理论？ 
第十章精神物理的寻求 
 精神是做什么的？ 
 意识究竟是做什么的？ 
 算法的自然选择？ 
 数学洞察的非算法性质 
 灵感、洞察和创造性 
 思维的非言语性 
 动物意识 
 和柏拉图世界的接触 
 物理实在的一个观点 
 宿命论和强宿命论 
 人择原理 
 镶嵌和准晶体 
 和头脑可塑性可能的关联 
 意识的时间延迟 
 时间在意识知觉中的奇怪作用 
 结论：孩子的观点 
跋

总 序 


 科学，特别是自然科学，最重要的目标之一，就是追寻科学本身的原动力， 
或曰追寻其第一推动。同时，科学的这种追求精神本身，又成为社会发展和人类 
进步的一种最基本的推动。 

 科学总是寻求发现和了解客观世界的新现象，研究和掌握新规律，总是在不 
懈地追求真理。科学是认真的、严谨的、实事求是的，同时，科学又是创造的。 
科学的最基本态度之一就是疑问，科学的最基本精神之一就是批判。 

 的确，科学活动，特别是自然科学活动，比较起其他的人类活动来，其最基 
本特征就是不断进步。哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着，即使是 
缓慢而艰难的进步。这表明，自然科学活动中包含着人类的最进步因素。 

 正是在这个意义上，科学堪称为人类进步的“第一推动”。 

 科学教育，特别是自然科学的教育，是提高人们素质的重要因素，是现代教 
育的一个核心。科学教育不仅使人获得生活和工作所需的知识和技能，更重要的 
是使人获得科学思想、科学精神、科学态度以及科学方法的熏陶和培养，使人获 
得非生物本能的智慧，获得非与生俱来的灵魂。可以这样说，没有科学的“教育”， 
只是培养信仰，而不是教育。没有受过科学教育的人，只能称为受过训练，而非 
受过教育。 

 正是在这个意义上，科学堪称为使人进化为现代人的“第一推动”。 

 近百年来，无数仁人智士意识到，强国富民再造中国离不开科学技术，他们 
为摆脱愚昧与无知作了艰苦卓绝的奋斗，中国的科学先贤们代代相传，不遗余力 
地为中国的进步献身于科学启蒙运动，以图完成国人的强国梦。然而应该说，这 
个目标远未达到。今日的中国需要新的科学启蒙，需要现代科学教育。只有全社 
会的人具备较高的科学素质，以科学的精神和思想、科学的态度和方法作为探讨 
和解决各类问题的共同基础和出发点，社会才能更好地向前发展和进步。因此， 
中国的进步离不开科学，是毋庸置疑的。 

 正是在这个意义上，似乎可以说，科学已被公认是中国进步所必不可少的推 
动。 

 然而，这并不意味着，科学的精神也同样地被公认和接受。虽然，科学已渗 
透到社会的各个领域和层面，科学的价值和地位也更高了。但是，毋庸讳言，在 
一定的范围内，或某些特定时候，人们只是承认“科学是有用的”，只停留在对 
科学所带来的后果的接受和承认，而不是对科学的原动力，科学的精神的接受和 
承认。此种现象的存在也是不能忽视的。 

 科学的精神之一，是它自身就是自身的“第一推动”。也就是说，科学活动 
在原则上是不隶属于服务于神学的，不隶属于服务于儒学的，科学活动在原则上 
也不隶属于服务于任何哲学的。科学是超越宗教差别的，超越民族差别的，超越 
党派差别的，超越文化的地域差别的，科学是普适的、独立的，它自身就是自身 
的主宰。 

 湖南科学技术出版社精选了一批关于科学思想和科学精神的世界名著，请有 
关学者译成中文出版，其目的就是为了传播科学的精神，科学的思想，特别是自 
然科学的精神和思想，从而起到倡导科学精神，推动科技发展，对全民进行新的 
科学启蒙和科学教育的作用，为中国的进步作一点推动。丛书定名为《第一推动》， 
当然并非说其中每一册都是第一推动，但是可以肯定，蕴含在每一册中的科学的 
内容、观点、思想和精神，都会使你或多或少地更接近第一推动，或多或少地发 
现，自身如何成为自身的主宰。 

 《第一推动》丛书编委会

敬启读者 


 我在本书的许多地方引用数学公式，而毫不在乎时常听到的警告，放进去的 
每条公式都会把我的读者数目减半。如果你是这样的一位对数学公式恐惧的读者 
（大多数人都是这样的），那么我就介绍一种当这种可恨的一行出现时自己通常 
采用的步骤。大体就是完全不理睬这一行，而跳到正文的下一行去！但也并非完 
全如此；人们要仔细地推敲这一可怜的公式，而不仅是做表面上的理解，然后再 
继续前进。过了一阵，如果你又重新充满自信，则可回到刚才忽略了的公式，努 
力抓住一些显著的特征。正文本身也许可帮助你了解什么是关键的，什么东西被 
忽略后并没有什么影响。如果做不到这些，也不必担心，干脆不理该公式就是了。 


 译者序 


牛津大学的罗杰彭罗斯的《皇帝新脑》一书的出版是国际书界的一件大事。 
 剑桥大学前年曾为它专门召开了一次学术会议。 

 这本洋洋大观的贯穿了电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学 
以及哲学的巨著体现了作者向哲学上最重大的问题之一“精神——身体关系”挑 
战的大无畏精神。 

 迄今为止的科学基本上都可纳入形而下学的范畴，而这本书可认为是首次对 
形而上学进行的严肃尝试。历史上曾重复地出现过还原主义的思潮，最近代的便 
是人工智能专家的断言：电脑最终能代替人脑甚至超过人脑。彭罗斯的论断却是： 
正如皇帝没有穿衣服一样，电脑并没有头脑。电脑具有智慧吗？人们的共识是用 
通过图灵检验来定义智慧。彭罗斯认为要制造出满意地通过这种检验的机器还是 
非常遥远的事。即使它真的通过了，我们还是不能断定其真有理解力，西尔勒中 
文屋子的理想实验强有力地表明，用图灵检验来定义智慧还是远远不够充分的。 

 希尔伯特曾经有过一个非常宏伟的规划，一旦公理和步骤法则给定，一切真 
理都应该能被推导出来。著名的哥德尔定理使这个规划的宏图化为泡影。以算法 
来获取真理的手段是非常受局限的，在任何一个形式系统中总存在不能由公理和 
步骤法则证明或证伪的正确的命题。康托关于无理数集合的不可列性、罗素集论 
的理发师佯谬、哥德尔定理以及电脑停机问题都是一脉相承地沿用了康托对角线 
删除法而给予证明的。一言以蔽之，世界万花筒般的复杂性不可能用可列的算法 
步骤来穷尽。 

 灵感和直觉在发现真理方面比逻辑推导重要得多。彭罗斯和柏拉图相认同， 
发现真理是精神和数学观念的柏拉图世界进行接触。正如询问宇宙在大爆炸之前 
是什么样子的问题是没有意义的一样，柏拉图世界是超越时空的，具有“遗世独 
立”的品格。柏拉图世界至少和物理世界一样地具有实在性甚至两者是合二为一 
的。他认为著名的孟德勒伯洛特集合一定是栖息在这个世界中，否则的话何以这 
么美丽呢？真可谓“此曲只应天上有，人间能得几回闻？” 

 牛顿力学、马克斯韦电磁学、爱因斯坦相对论和量子力学给人类带来了神速 
的技术进步，在使人们充满了自信心的同时也给套上了宿命论的枷锁。我们宇宙 
的一切都已完全为第一推动所决定。过去人们将第一推动归于上帝。而量子宇宙 
论却把第一推动也都摒除了，宇宙在时空上是有限无界的！这肯定是自以为具有 
自由意志的人类所不能忍受的，什么人愿意生活在这种宇宙中呢？远离平衡态的 
热力学耗散结构也许是生命现象的雏形，动力系统的不稳定性导致的混沌之中又 
隐含着新的秩序，这些是对理解生命的努力，也是半个世纪前人们始料不及的， 
但这还不是形而上学的精神。彭罗斯猜测，宇宙也许的确是宿命论的，但同时是 
不可计算的。我们的宇宙究竟有自由意志的存身之所吗？ 

 人类智慧的最伟大工程之一是爱因斯坦的统一场论。其主要困难在于量子力 
学和相对论之间的不协调。绝大多数物理学家都是责备相对论，认为广义相对论 
只是一种唯象的理论。其实，就理论的美丽和经济性而言，相对论是远远地比量 


马丁伽特纳的前言 




 许多伟大的数学家和物理学家觉得，要写一本外行能理解的书，如果不是不 
可能的话，也是非常困难的。直到今年，人们也许还认为，罗杰彭罗斯，这位 
世界上最博学和最有创见的数学物理学家之一，也属于这个范畴之内。我辈读过 
他的非专门性的文章和讲演的稍微了解一些底细。尽管如此，当发现彭罗斯在他 
的研究之余花费大量时间为见多识广的外行写下了这样美妙无比的书时，人们的 
确感到惊喜。我相信，该书会成为一部经典。 

 虽然彭罗斯广泛地涉及到相对论、量子力学和宇宙论，其关心的焦点乃是哲 
学家所谓的“精神——身体问题”。几十年来，人工智能专家尽力说服我们，再 
有一两个世纪的时间（有些人已把这时间缩短到五十年！）电脑就能做到人脑所 
能做的一切。他们因为受年轻时读到的科学幻想的刺激，而坚信我们的精神只不 
过是“肉体的电脑”（正如马文闵斯基曾经提出过的）。他们想当然地认为， 
当电子机器人的算法行为变得足够复杂时，痛苦和快乐、对美丽和幽默的鉴赏、 
意识和自由意志就会自然地涌现出来。 

 有些科学哲学家（最著名者为约翰西尔勒，他的大名鼎鼎的中文屋子的理 
想实验为彭罗斯所深入讨论）强烈地反对这种看法。对他们来说，电脑和用轮子、 
杠杆或任何传递讯号的东西运行的机械计算器并没有什么本质的不同。（人们可 
用滚动的弹子或通过管道流动的水流制造电脑。）因为电流通过导线比其他能量 
形式（除了光）走得更快，它就能比机械计算器更快地摆弄讯号，并因此能承担 
庞大复杂的任务。但是，一台电脑是否以一种比算盘更优越的方式“理解”它的 
所作所为呢？是的，现代电脑能以大师的风度下棋。它们是否比一群电脑迷曾经 
用积木搭成的方格游戏机（一种西方的初级游戏）对游戏“理解”得更好些？ 

 彭罗斯的书是迄今为止对强人工智能的最猛烈的攻击。几个世纪以来，人们 
就一直反对还原主义者关于精神只不过是已知物理定律操纵的机器的宣称。但 
是，因为彭罗斯凭据从前的作者不能获知的资讯，所以他的攻击更加令人信服。 
从这本书可以看出，彭罗斯不仅是一位数学物理学家，而且是一位第一流的哲学 
家，他毫无畏惧地和当代哲学家斥之为无稽的问题进行搏斗。 

 彭罗斯还不顾一小群物理学家的越来越强烈的否定，敢于认可坚定的实体主 
义。不仅宇宙是“外在的”，而且数学真理自身也有其神秘的独立性和永恒性。 
正如牛顿和爱因斯坦那样，彭罗斯对物理世界和纯粹数学的柏拉图实体极其谦恭 
和敬畏。杰出的数论学家保罗厄多斯的口头禅是，所有最好的证明都记载在“上 
帝的书”上，数学家偶尔地被允许去瞥见一页半纸。彭罗斯相信，当一位物理学 
家或者数学家经历一次突然的“惊喜”的洞察，这不仅是“由复杂计算作出”的 
某种东西，而是精神在一瞬间和客观真理进行了接触。他感到惊讶，莫非柏拉图 
世界和物理世界（物理学家已将其溶入数学之中）真的是合二而一？ 

 彭罗斯用了不少篇幅论及以其发现者贝内特孟德勒伯洛特命名的孟德勒伯 
洛特集的著名的类分数维结构。虽然其局部放大在统计的意义上是自相似的，它 
的无限地卷旋的模式却以不可预见的方式不断地改变。彭罗斯（和我一样）觉得， 
若有人不认为这一奇异的结构不像喜玛拉雅山那样是“外在的”，而且有待人们 
像探险丛林那样去勘探，那真是不可理喻。 

 彭罗斯是数量不断增加的一伙物理学家的一员，认为当爱因斯坦说他的“小 
指”告诉他量子力学是不完备时，他并非顽冥不化或昏头昏脑。彭罗斯为了支持 
这一论争，把你指引向涵盖众多课题的旅途，诸如复数、图灵机、复杂性理论、 
哥德尔的不可决定性、相空间、希尔伯特空间、黑洞、白洞、霍金幅射、熵、头 
脑的结构以及许多当代研究的核心问题。狗和猫对其自身有“意识”吗？传递物 


质的机器可能在理论上把一个人好像在电视影集星际旅行中那样把航空员从上 
往下地扫描的办法从一处向另一处运送吗？进化在意识的产生中发现了什么存 
活的价值？是否存在超越量子力学的一种水平，它为时间的方向以及左右之间的 
差别刻上烙印？量子力学的定律，也许甚至更高深的定律，是否对精神现象具有 
根本的作用？ 

 彭罗斯对上述的最后两个问题的回答为“是”。他的著名的“扭量”理论— 
—在作为空间——时间基础的高维复空间中运行的抽象的几何对象——因为过 
于专门化而不能被包括在此书之中。它是彭罗斯花费了超过二十年的对比量子力 
学的场和粒子更深刻的领域进行探索的努力。在他对理论的四种分类，即超等、 
有用、尝试和误导之中，彭罗斯谦虚地把扭量理论和现在激烈争论的超弦以及其 
他大统一方案一道归于尝试类中。 

 彭罗斯从1973年起担任牛津大学的罗斯玻勒数学教授。这个头衔对他甚 
为适合。因为W.W.罗斯玻勒不仅是一位著名的数学家，还是一位业余魔术家。 
对数学游戏的强烈兴趣使他写下该领域的英文经典著作《数学游戏及漫笔》。彭 
罗斯和玻勒一样地热心于游戏。他在年轻时发现了一种称为《三杆》的“不可能 
物体”。（一个不可能物体是由于其自相矛盾的原因而不能存在的立体形态的图 
画。）他和他的父亲列奥尼，一位遗传学家，把三杆转变成彭罗斯楼梯，毛里兹伊 
歇把它用于两幅众所周知的石版画：《升降》和《瀑布》之中。有一天彭罗斯躺 
在床上，他在“一阵热狂”之后摹想到了四维空间中的不可能的物体。他说，它 
是这样的一种东西，甚至一个四维空间的生物遇到它的话也会惊叫：“天哪，这 
是什么东西？” 

 二十世纪六十年代，当他和朋友史蒂芬霍金合作研究宇宙论时，做出了也 
许是他最著名的发现。如果相对性理论“一直下去”都是成立的，在物理学定律 
不再适用的每一黑洞里必须有一奇点。甚至这一项成就和他近年的另一项成就相 
比较也显得黯然失色，彭罗斯只用两种形状的花砖就能以伊歇镶嵌的方法把平面 
铺满，但是这种镶嵌只能采取非周期性的形式。（你们可在拙著《彭罗斯镶嵌》 
中见识到有关这些讨人喜欢的形状。）与其说他发明了它们，不如讲发现了它们， 
当时一点也没预料到它们有何用场。当人们发觉，他的镶嵌的三维形式是物质的 
奇异的新形态基元时，不禁大为惊奇。晶体学现代最活跃的研究领域便是探讨这 
类“准晶体”。这也是好玩的数学找到预想不到应用的现代富有戏剧性的事件之 
一。 

 彭罗斯在数学和物理上的成就——我只能触及一小部分——源于他毕生对 
“存在”的神秘和美丽保持好奇之心。他的小指头告知他，人脑不仅仅是小导线 
和开关的集合。他的序言和跋中的亚当一部分是知觉生命的缓慢进化的意识曙光 
的象征。依我看来，他也就是彭罗斯——坐在离开人工智能领导者第三排的地方 
——敢于直言人工智能的皇帝没有穿衣服。彭罗斯的许多看法都富有幽默，但这 
件事体决不是闹着玩的。 


 感谢 


 
 我在著作此书时，曾得到过许多人的各种帮助，在此谨表感谢。尤其是，那 
些（特别是参与我所观看过的英国广播公司电视节目的）强人工智能的提倡者所 
表达的如此极端的人工智能的观点，在多年以前刺激了我着手这一规划。 然而， 
 （ 
如果我早知道要完成此书竟要如此辛苦，恐怕当初就不敢开始！）许多人细读了 
手稿的小部分并提供了不少改善的建议，我对他们也表示谢意，他们是：托比贝 
利、大卫德义奇（他还十分帮忙地检验了我的图灵机编号）、斯图亚特罕蒙 
帕希尔、詹姆哈特尔、拉恩休许斯顿、安古斯马金泰、玛丽詹莫瓦特、 
崔斯坦尼丹姆、特得纽曼、埃利克彭罗斯、托比彭罗斯、沃尔夫冈林 
得勒、恩格尔伯特叙金和邓尼斯西阿玛。我尤其鉴赏克利斯托弗彭罗斯为 
我提供的孟德勒伯洛特集的细节以及约纳逊彭罗斯提供的奕棋电脑的有用信 
息。我特别感谢柯灵伯勒克摩尔、埃利希哈斯和大卫胡贝尔，他们为我审 
阅了第九章，对于该章的领域我只能算是一个门外汉。正如我所致谢的其他人那 
样，他们不对本书的任何错误负责。我感谢国家基金会的支持，其合同号码为 
DMS84－05644、DMS86—06488（赖斯大学，休斯顿，本书部分就是根据在该校作 
的演讲而成的）以及PHY86—12424（希拉库斯大学，在该校进行了关于量子力 
学的有价值的讨论）。我还十分感谢马丁伽特纳，他极其慷慨地为本书写前言 
以及提供一些具体的评论。我最感谢我亲爱的瓦尼莎，她对好几章进行了细致的 
批评，提供了许多在文献上的帮助，在我最使人不能忍受时容忍我，她给了我所 
极需的深挚的爱情和支持。 




 FIGURE ACKNOWLEDGEMENTS 

 THE PUBLISHERS EITHER have sought or are grateful to the 

 following for permission to reproduce illustration material. Figs 4.6 
and 4.9 from D.A.Klarner(ed.), The mathematcal Gardner(Wadsworth 
International, 1981). 

 Fig.4.7 from B.Grnbaum and G.C.Shephard, Tilings and 




 Company. Used by permission. 

 Fig.4.10 from K.Chandrasekharan, Hermann Weyl 1885—1985(Springer, 
1986). 

 Figs.4.11 and 10.3 from Pentaplexity: a class of non—periodictilings 
of the plane. The Mathematical Intelligencer, 2, 32—(Springer, 1979). 

 Fig.10.4 from Journal of Materials Research, 2, 1—4(Materials 
Research Society, 1987). 

 All other figures (including 4.10 and 4.12)by the author.

第一章 电脑能有精神吗？ 




 引 论 




 电脑技术在过去的几十年间有了极其巨大的进展。而且，很少人会对未来的 
几十年内在速度、容量和逻辑设计方面的伟大进步有所怀疑。到那时候，今日的 
电脑将显得正和我们今天看早年的机械计算器那样的迟钝和初等。其发展的节律 
几乎是令人恐惧的。电脑已能以人类远远不能企及的速度和准确性实现原先是属 
于人类思维的独霸领域的大量任务。我们对于机器能在体力方面超过自己早已司 
空见惯，它并不引起我们的紧张。相反地，我们因为拥有以巨大的速度——至少 
比最健壮的人类运动家快五倍的——在地球上均匀地推动我们，以一种使几十个 
人相形见绌的速率挖洞或毁灭抛弃的建筑的装备而感到由衷的高兴。机器能使我 
们实现我们过去在体力上从未可能的事，真是令人喜悦：它们可以轻易地把我们 
举上天空，在几个钟头内把我们放到大洋的彼岸。这些成就毫不伤害我们的自尊 
心。但是能够进行思维，那是人类的特权。正是思维的能力，使我们超越了我们 
体力上的限制，并因此使我们比同伙生物取得更加骄傲的成就。如果机器有朝一 
日会在我们自以为优越的那种重要品质上超过我们，那时我们是否要向自己的创 
造物双手奉出那唯一的特权呢？

机械仪器究竟能否思维的问题——也许甚至会体会到感情，或具有精神—— 
不是一个什么新问题 。但是，现代电脑技术时代的来临赋予它新的冲击力甚至 
迫切感。这一问题触及到哲学的深刻底蕴。什么是思维？什么是感觉？什么是精 
神？精神真的存在吗？假定这些都存在，思维的功能在何种程度上依赖于和它相 
关联的身体结构？精神能否完全独立于这种结构？或许它们只不过是（合适种类 
的）身体结构的功能？无论如何，相关结构的性质必须是生物的（头脑）吗？精 
神——也能一样好地和电子设备相关联吗？精神服从物理定律吗？物理定律究 
竟是什么？

这些都被包括在本书我要试图探索的问题之中。要为这么崇高的问题寻求确 
定的答案当然是无理的要求。我不能提供这个答案：虽然有些人想用他们的猜测 
强加于我们，但在实际上，任何人也做不到。我自己的猜测在本书后头将起重要 
作用，但是我要清楚地把这些猜想和坚实的科学事实区分开来，并且我还要把这 
些猜想所根据的原因弄清楚。我不如这么说好了，有关在物理定律、数学性质和 
意识思维的结构之间的关系引起了某些显然全新的问题，我陈述了以前从未有人 
发表过的观点。这不是我三言两语即能足以描述的观点，因此需要写这么长篇幅 
的书。但是简略地讲，也许这样会引起一点误会，我至少能说，我的观点认为， 
正是我们现在对物理基本定律缺乏理解，才使我们不能物理地或逻辑地掌握“精 
神”的概念。我在这里不是讲，永远不可能很好地掌握这些定律。相反地，本书 
的部分目的即是企图在这一方面似乎有前途的方向去刺激将来的研究，并且想要 
提出某些相当特殊的、显然是新的关于“精神”实际上可在我们知道的物理发展 
中占据什么位置的建议。

我应该清楚地表明，我的观点在物理学家中是非传统的，并因此在目前不太 
可能被电脑科学家或生理学家所采纳。大部分物理学家会宣称，在人脑尺度下有 
效的基本定律已经完全知道。当然，在我们物理知识方面一般地仍有许多空白这 
一点，是无可争议的。例如，我们不知道制约自然的次原子粒子质量值以及它们 
相互作用强度的定律。我们还不能使量子理论和爱因斯坦的狭义相对论完全协调 
——遑论去建立“量子引力论”了。这种理论要使量子理论和他的广义相对论相 
协调。由于还没有量子引力论，人们就不能理解在已知基本粒子大小的1／ 
100000000000000000000 的不可思议的微小尺度下空间的性质，尽管我们以为自 
己关于比这更大尺度下的知识是足够的。我们也不知道这整个宇宙无论在空间上 
还是在时间上是有限的还是无限的，尽管这样的不确定性对于人类尺度的物理学 
似乎没有什么影响。我们不理解既作用于黑洞的核心又作用于宇宙本身大爆炸起 
源处的物理学。然而，所有这些问题似乎和人类大脑运行有关的“日常”（或稍 
小一些）尺度问题的距离是要多遥远就多遥远。它们肯定是遥远的！尽管如此， 
我将论证，正是在我们鼻子尖（不如说是后面），在我们的物理理解中，正是在 
和人类思维和意识的运行相关的水平上，还存在巨大的无知！正如我将要解释的， 
甚至大多数物理学家还不承认这个无知。我还要进一步论断，黑洞和大爆炸与对 
这些问题的考虑的确有相关之处，这真是令人吃惊！

我将要用证据来支持我要提出观点以说服读者。但是，为了理解这些观点我 
们还要做许多事。我们将要到奇异的国度以及陌生的研究领域中去旅游�

我们要 
考察量子力学的结构、基础和困惑，狭义和广义相对论、黑洞、大爆炸、热力学 
定律、电磁现象的m克斯韦理论以及牛顿力学的基本特征。当企图要理解意识的 
X质和功能时，哲学和心理学问题的作用就清楚地呈现出来了�

除了设想的电脑模型外，我们当然要对大脑的神经生理学稍有些了解�

图灵检验 




 让我们想象一种新型的电脑被推到市场上来，它的记忆容量和逻辑单元的数 
目可能超过了人脑。还假定为此机器仔细地编了程式，并提供了合适种类的大量 
数据。制造者宣称这种仪器实际上在思维。他们也许还宣布它们真正是有智慧的。 
或许他们还走得更远，并提出该仪器实际上感到痛苦、快乐、慈悲、骄傲等等， 
并且自己知道以及实际上理解它们自己的所作所为。的确，它们仿佛就要被宣布 
是有意识的。 

 我们如何才能相信制造者的宣称呢？当我们通常买一台机器时，完全根据其 
所提供的服务来判断其价值。如果它令人满意地实行了我们规定的任务，我们就 
很高兴。若不是这样，就把它送回去修理或代换。为了检验该制造者所宣称的该 
仪器实际上具有人类的属性，我们会根据这一判据，简单地要求它在这些方面是 
否能和人类一样地行为。假定它令人满意地做到这些，我们就没有原因去抱怨制 
造者，也没有必要把这台电脑退回修理或代换。 

 这就为我们提供了有关这些事体的非常有效的观点。假定该电脑的动作和一 
个人在思维时的动作方式不能区分，行为主义者就会说它在思维。我在此刻暂且 
采纳行为主义者的这一观点。当然，这不意味着我们要求电脑以一个人在思考时 
可能行走的方式移动。我们更不指望它会活灵活现地像人类：这些和电脑的目的 
无关。然而，这意味着我们要求它对任何我们介意问它的问题产生拟人的答案。 
假定它以一种和人类不能相区别方式提供这些答案，则我们就宣称对它的确在思 
维（或感觉、理解等等）这个事实表示满意。 

 阿伦图灵在题为《计算机和智力》的著名文章中有力地论证了这一观点。 
该文于1950年发表在哲学性杂志《精神》上（图灵1950）。（我们以后还要时 
常提到图灵。）现在称作图灵检验的观念就是首次在这篇文章中描述的。这是为 
了检验一台机器是否能合情理地被说成在思维的企图。让我们假设一台电脑（正 
如上面描述的、我们制造者所叫卖的）确实被宣称为在思维。按照图灵试验，该 
电脑和某个人类的自愿者都躲开到（知觉的）质问者的视线之外。质问者必须依 
赖向他们双方提出检验问题，来决定两者何为电脑何为人类。这些问题以及更重 
要地她①收到的回答，全部用一种非人格的模式传送，譬如讲打印在键盘上或展 
现在屏幕上。质问者不允许从任何一方得到除了这种问答之外的信息。人的主体 
真实地回答问题并试图说服她，他确实是人而另外的主体是一台电脑；但是该电 
脑已被编好了“说谎”的程序，为了试图说服质问者它反而是人。如果质问者在 
一系列的这种检验的过程中，不能以任何一致的方式指明真正的人的主体；那么 
该电脑（或电脑程序、或程序员、或设计者等等）肯定是通过了这一检验。 

 现在人们也许会争辩道，这种检验对于电脑实际上是不甚公平的。因为如果 
交换一下角色，使人的主体被要求去假装成电脑，而电脑作真实的回答，那么要 
质问者去发现哪个是哪个就太容易了。她所要做的一切只是要求这些主体进行某 
些复杂的算术计算。一台好的电脑能够一下子准确地回答，而人很容易被难倒。 
（然而，人们对此要稍微小心一些。有些“计算奇才”具有非常惊人的心算技巧， 
从不算错并且显得轻松胜任。例如约翰马丁萨查里阿斯达斯 ，一位文盲 
农夫的儿子，他从1824年至1861年生活在德国。他能在比一分钟短的时间内用 
心算完成两个八位数的乘法，或在大约六分钟时间内完成两个二十位数的乘法！ 
很容易错认为这是一台电脑在计算。在更近代，亚历山大爱特金和其他人的计 
算成就也一样地令人印象深刻。爱特金是1950年代爱丁堡大学的数学教授。质 
问者对此检验所选择的算术问题必须比这个更令人绞尽脑汁，譬如讲，在两秒钟 
内乘两个三十位数，一台好的现代电脑可轻而易举做到这一点。） 


注：① 在写这类著作时，在没有任何性别含义的地方存在着不可避免地用“他”还是“她”两个代词的问题。 
在提到某一抽象的人时也遇到了相应的问题。我将用“他”来表明短语“她或他”，这就是我通常所做的。然 

而，我希望在这儿宁愿用一位女性的质问者这一点“性别主义”能被原谅。我猜想，她或许比她的男性对手 

对于识别真正的人性会更加敏感些！