霍金弟子来华科普:地球不是宇宙中心,生命并不特殊

摘要: “触摸科学大咖 遇见未来科技”未来杯 AI 挑战赛启动仪式暨未来科技主题讲座在贵阳举行。会上，剑桥大学理论物理学博士、《极简宇宙史》作者、史蒂芬·霍金亲传弟子克里斯托弗·加尔法德发表主题演讲。

昨日下午，“触摸科学大咖 遇见未来科技”未来杯 AI 挑战赛启动仪式暨未来科技主题讲座在贵阳举行。会上，剑桥大学理论物理学博士、《极简宇宙史》作者、史蒂芬·霍金亲传弟子克里斯托弗·加尔法德发表主题演讲《宇宙、AI与我们未来》。

克里斯托弗从微观和宏观两个层面讲述了它对于宇宙的认知。

从微观层面，克里斯托弗讲述了物质到底能有多小，小到粒子的运动。量子场理论给我们带来了对世界新的认知，我们发现反物质、新的粒子，它解释了在这些物体之间的力量。从宏观层面，克里斯托弗讲述了宇宙到底有多大，大到我们看不到，只看到黑。

克里斯托弗解释说，我们需要对宇宙进行新的认知，那就是：从宏观层面看，地球并不是宇宙的中心，地球有重心、有重力、有失控，有扭曲。从微观层面看，很长时间以来，我们认为生命是特殊的，生命是由那些并非正常物质组成的。但是我们有一个量子世界，量子世界的行为方式并不是我们认为的那种方式存在的，我们必须知道有机物质、生物物质和正常的物质是相同的。

克里斯托弗称，我们对宇宙研究的下一步，就是我们能够去更好的用我们的智力去理解。但是，有时候我们会感觉到我们的智力是不足以在现实里去重新创造生命的，所以我们需要更好的人工智能来帮助我们。人工智能会帮助我们更好地去了解整个世界，让我们去了解这些生物的生命起源，能够帮助我们去进行时空的旅行，到另外一个星球去。（小羿）

以下为克里斯托弗·加尔法德演讲实录：

克里斯托弗·加尔法德：大家好！非常感谢邀请我！今天我跟大家分享的话题是关于我们的宇宙。

一百年前，有两个发现，第一个是很大的层面，即宏观层面，第二个是非非常小的层面。现在21世纪另一个革新出现了，将把我们带到完全不同的世界，这样的革新就是人工智能。我跟大家今天说的是一个小小的旅程，就是对世界的探索，以及结合现在的革新会带来什么样的未来世界。所以，我将会用微观的和宏观两条路来揭晓这个旅程。

首先，我们是住在地球上。在这个星球上，人类是非常小的生物，居住在这样一个非常小的世界上。作为人，我们有一个非常重要的能力，跟其他的我们有这种交流能力，用我们的五个感官，可以接触、可以看、可以听、可以闻、可以尝等等。通过这样的五种感官，我们能够去了解我们周围的世界，能够有这样的直觉关于我们生活的这个世界。

比如，我拿一杯水向你扔过去，你的身上就会湿。那么我相信水一定不会扔出去以后还会回来，我们有这样的直觉。在我们的社会，在我们这个世界当中是有一些法则是不可以被打破的。我们的物理就是要找到这样的一种法则。事实就是，牛顿认为他了解一切。当我们扔出一杯水的时候，牛顿已经算出了水会到什么地方。

但是，我们周围的一切并不是所有的。比如说让我们来谈一谈非常小的问题，把小块木片不断地切割，最终会出现什么样的情况呢？木片能够不断一半一半地无限分割吗？还是最后小到不可分割了，有人说小到不可分割的时候被称为原子。但是有人却认为，如果不断切割，这个过程是永远不会结束，可以无限的切割下去。第一个是到原子不能分割了，第二就是无限的分割下去，你认为哪个正确呢？这个当然是不好去做出回答的。无论哪个答案，都不是正确的。也就是说，它并不是说永远不可持续下去，也并不是说是不可分割的。最小的东西就是非常奇怪的，因为最小的东西有时候并不会遵守我们这个世界的基本规则。

有一个著名的试验，也是对非常小的世界的一个典型描述。把一个粒子扔向墙，它就会向前飞撞到墙。现在我把这个墙切割一下，你把这个粒子不断地切割，然后达到几千上万个，然后这个粒子也会穿过这个墙，但有的是会返回来。那我们用一个网球向前扔的话，可能会出现一条飞行的轨迹。现在，我们用这个球不断地扔，不断地进行分割，那么有不断的这种轨迹，那么用粒子来进行代替我们所说的网球，非常小的粒子。我们扔这个粒子，它向前飞，它会撞到墙然后弹回来。另一个粒子可能会穿过这个墙，然后在另一个方向我们发现一个点，就像一个网球一样的一个小点，在我们的探测器上显示出来穿过墙了，我们不断地扔。最终我们发现所有的点放在一起，我们发现这种波。我们所扔过去的这个粒子并没有具体的一个落下的地方，我们把它扔掉，我们再闭上眼，这个粒子同时向四面八方扩散，就像一个波一样，然后它会形成一个在探测器上的小点。

我们可能不太理解这种现象，这是科学家做的试验，科学家说，这么说的，你把这个粒子扔出去，它经过了这个波，如果有三个粒子的话会出现什么情况？他会说，对不起，这个粒子可能会通过这些物质。五分钟之后学生会说，有四个粒子会出现什么样的情况？他说，它会同时穿过这些物质。再有五分钟学生会问，如果有五个粒子的话会出现什么样的情况？你这是无限的意思吗？当我们有如此多的粒子向前发射的话，那会出现什么样的情况？这个时候教授就无言以对了。后来，人们又开始做另外的实验，会看一下对这个墙的穿越会出现什么情况。有时候这个粒子所呈现的路径和轨迹是不同的，这就解释了在我们的生命中能够看到过的一切。

这可以说比牛顿的理论更好的讲述了这些物质和粒子的关系。也就是说，当这个墙是比较硬的时候，它会出现一种穿越的情况。在我们的世界里把它称为场或域，就像一个流体一样。我们会发现在时空里面会有好多这样的场，实际上它是我们所有物质的原生地，所有的分子或者粒子的话都是这些场的孩子。从这些场里面它们可以吸收能量，能够存在。大家都是这种粒子场的孩子。

那么我们称为量子场的这么一个理论，这是人类所发明的，来解释我们周围大自然的理论，就是量子场理论。我们有时候做出一些预测，会说这些场是否存在呢？我们发现反物质，我们发现新的粒子，它解释了在这些物体之间的力量。比如说我们把一个磁铁放在冰箱旁边，我们看到这种磁力或者重力的作用，场里面会有很多的分子和粒子，有一些虚拟的光的粒子会产生。为了证明这点，我们需要去建立一些最大的实验工具，比如说粒子加速器。在这里我们会看到上面的，欧洲在日内瓦的粒子加速器可以说是最强大的。在这里，我们可以使得粒子能很快移动，互相碰撞，然后达到，碰撞的时候就会产生能量。这个时候我们会使得周围的场能够激活，从这些量子场里面会产生新的粒子。这就是我们理论所讲的东西，也是我们的实践所发现的理论。所以发现这种理论被证明是正确的。这些碰撞里面产生巨大的数据，可以说是相当大的数据量。比如说我们看一个碰撞，这些小点会向四周扩散，会出现不断的新的粒子，又不断消失。我们人类花了很多时间来分析这些数据，但是很幸运的是，最近，特别是我们科技的发展，现在有人工智能。我们发现人工智能能够寻找它的一些规律，发现不同的东西做出预测，会做出新的发现。

几年前，大家可能记得我们最终理解了质量的概念，对此我们有一些愿景，我们做了些实验。我们也做出一些发现。几个月前，我们在自然杂志上有一个关于人工智能的文章，特别是量子计算所产生的人工智能的计算结果，产生了巨大的数据，会让我们了解更多的趋势。我们可以通过这些实验来进行人工智能的分析。我想这会使得我们未来的发现能够更加加速的出现。

以上是关于微观世界的东西。下面我们看宏观世界的认知。

我们都知道宇宙它类似于一个盒子，这个盒子好像是固定不动的。我们的宇宙里面是可以不断变化，不断产生新的物质，旧的物质不断消亡，宇宙本身也在不断变化。

这是一个美丽的世界，地球上有很多美丽的图片，在上面看到的是，大约有三万七千多张的图片，三千亿个像太阳一样大的恒星，它是个巨大的物质。大家都想太阳在哪里呢？

我们的祖先可能认为我们的星球就是整个宇宙，我们知道并不是。为什么呢？因为我们现在有了望远镜，用望远镜我们可以看到更远的地方有更多的星球，比如说这个。

银河系在44个星系当中是属于第二个，而有一些星系比银河系要大很多，大概有一万亿个星球在这样的星系里面。终究有一天，银河系会和这样的星系碰撞。我给大家展现这个是因为在这个图片上所有的这些点，你可以看到到处可见的这些点都是其他的星系。都是在围绕着我们的银河系。我们在这个地方可以看到，其他的这些星系包括数百亿个星球。银河系在这里，中间都会有这样一些星系，大家可以想一想整个宇宙的大小。我给大家放一个短片，这个短片是美国的阿拉约翰所拍摄的。这个短片记录了40万个在宇宙当中的星系，如果你能够在时空当中旅行的话，你就会看到这个短片里的样子。

在这个短片上的每个点都是星系，这是一个地图，这是我们的邻居，我们生活的宇宙当中的邻居的图。在太空当中，我们所能看见的这一个点就代表着一个星系。

在这个小短片当中。有星球距我们大概十亿光年。我们能不能看到更远的地方呢？更远的地方会发生什么，我们试一下，我们用天文望远镜去看，在针对这些点去放大的时候，我们看到这就是其中的一个最远的星系，我们能够在夜空中所看到的情景，大概是305亿光年以外的地方。实际上，在地球出生之前的90亿光年之前这个星系就存在了，问题我们还能看到更远吗？我们在宇宙上到底能看到多远？我们再用这个天文望远镜放大一下，这就是我们下一步能看到的。有两个可能性，或者是这个图片忘记了把镜头摘掉，所以我们看不到，只看到黑。有些星系没有光的时候，我们什么也看不到。是的，当我们更远去看的时候，就再也什么都看不见，只能看到黑。怎么可能是这样呢？大概一百年前，科学家看到远的星星，离我们很远的星系，他们意识到所有的这些星系都一直朝我们更远的地方走去。非常明显的答案就是，我们就是处在宇宙的中心。

想象一下，你在这个房间里面，你看到所有的人都都离你越来越远的话，你会觉得你是在这间屋子的中心吗？同样的，我们最终是那个特别的吗？或者是有没有什么不对的地方，是的，有一些不对的地方，即便科学家看到这个星系离我们越来越远，但是他并没有得出这样的结论，它们是朝我们远离，结论就是，并没有离开。距离拉伸了，并不是说星系离我们而去。如果说在你的房间，所有的距离之间拉伸了之后，所有的人都会看到其他的人都离你越来越远，所以每个人都有同样的感受，每个人都做同样的实验，同样的答案，这就是宇宙在膨胀，你看到宇宙实际上到了一定程度，你看到所有的星系、所有的能量，都在一个很小的体积里面的话，这将会使整个宇宙变得不能透明，让人们看不到，这就是看起来的样子，这就是那个时刻，在过去很早很早以前的时间点，宇宙是看不见的。这就是我们所看到的。

当然，你知道这中间还有一些什么不对的地方，如果说能量被包含到一个很小的体积，应该要比太阳还要光亮，为什么它变黑了呢？应该在这之后，宇宙慢慢地膨胀，你可以计算那个时候的温度，大概是3000度。当然这个计算告诉我们，正是因为宇宙膨胀，膨胀到了零下200度，随着地球的膨胀，我们用眼睛看不到，但是用望远镜可以看到它，我们可以看到它是不是真相，这是他们发现的答案。

这个图片就是在宇宙镜头的这面墙的图片。我们开始有个宇宙的连续图片，这是最后能够看到的宇宙的边缘的情况。在这之外，宇宙太年轻了，看不见，而光是透不过的。我们所有的一切有的时候在未来，就是这样一个图片，宇宙在38亿年前的一个图片。我们做出计算，我们预测在超越那之外到底在发生什么，在那个更远的地方，宇宙还能继续到什么样的地方。我们做了一些相关的实验。爱因斯坦说过，能量变得越来越大。我跟大家说这些的原因，是跟霍金的理论是相关的。在1960年，霍金先生证明了在一定的情况下，物质的法则，宇宙的奇性定理，就是如此多的物质和能量存在一个很小的体积里面，那么时间和空间就会消失，这就是我们说的“热爆炸”。在这之后，如果说能量物质可以追寻的话，我们从图片上可以看到，这个物质的确是遵循了相关的一些条件。多远呢？我们可以去计算。

这是在38万年以前，量子交互，在这个墙外面的就是我们时空的起源。

在1980年，霍金先生和其他的一些领袖提出了有很多的线索，有关于宇宙在很小很年轻时候的状况。他看到了一些方式，在这样的一个图像里面去追溯我们的宇宙，可以跟最早期的宇宙进行互动。在这个图片上面，我们可以看到所有的种子都被种下，所有的恒星、行星还有星系，这就是时空的起源。

这个图片是巨大的。我们现在在说的是一个开放的，这个直径就是138亿万光年，这是一个表面。在真正的时空的表面。人们的大脑是不可能去理解这其中所有一切的，但是有了新的望远镜，我们会有更多更准确的画面。人工智能再一次可以帮助到我们。我们知道这个力量，人工智能的力量能够看到我们肉眼看不到的东西，也有可能去使用快速计算的工具，能够帮助我们去发现过去我们从来没有想象过的事情。其中有一个原因，我们时空的一些性质，为什么要去发现时空的性质？水星是不遵循这些相关规则的，正是因为这不匹配，就是有一些东西在里面，当我们发现了这个不匹配的原因，爱因斯坦发现了这个原因，从这个不匹配他发现我们今天所看到的宇宙是有开端和开始的。

有了机器的帮助，我们可以做出更多的发现。也有可能，机器可能会成为人工智能测试的下一步，能够让我们去发现更多理论、更多规则。我们暂时还发现不了这些。

另外，我们也发现在理解这些图画的时候会出现差错，有一些误解，如果我们能更好地去理解这些图片，我们可能会重写整个宇宙的历史或者我们更好地去理解这些图片是什么样的情况。可能会出现在数百亿、数千亿年之后的情况，这些点都代表了宇宙以后虚拟的情况。我们看到这些暗物质，有时候我们并不知道这些暗物质的本质，但是它们已经存在在我们的世界里面。可能对于这些暗物质和暗能量，我们目前都无法进行解释和理解。刚才我给大家展示了很多图片，在未来可能会帮助我们更好地理解，这一个小点仅仅代表了我们的银河系，它仅仅是一个小点。在这上面是我们的太阳，这是一个行星，就是地球。

现在有几点，使得我们对宇宙的了解能够得以革命化的更新。第一，我们并不是宇宙中心。有重心、有重力、有失控，有扭曲，我们有一个量子世界。量子世界的行为方式并不是我们认为的那种方式存在的，也有生命，有地球。在很长时间以来，我们都认为地球是世界的中心，但并不是这样。很长时间以来，我们认为生命是特殊的，生命是由那些并非正常物质组成的，可能五十年、一百年以来，我们都知道有机物质、生物物质和正常的物质是相同的。有些物理学家或者化学家，他们制造了一种要素的物质，这种物质我们都知道，现在我们可以进行生产。我们都知道这些化学元素是如何构成我们生命的。

下一步，就是我们能够去更好的用我们的智力去理解，有时候我们会感觉到我们的智力是不足以在现实里去重新创造生命的，所以我们需要更好的人工智能来帮助我们。人工智能会帮助我们更好地去了解整个世界，让我们去了解这些生物的生命起源，能够帮助我们去进行时空的旅行，到另外一个星球去。这是BBC做的纪录片，我们希望去征服宇宙里的其他地方，我们希望用人工智能能够让我们更好地了解这个宇宙。我们需要有一个开放性的心态，去更好地理解人工智能。

我们还有一些伟大的科学家，我们要非常小心地进行研究。我们要去不断的进行新的发现。霍金教授一直在进行这方面的研究，我也有幸跟他研究了好几年。我想跟大家分享的东西，我跟霍金先生学到了很多关于宇宙的东西，我从来都没有放弃这种探索。