【導(dǎo)讀】宇宙也能自我學(xué)習(xí)？科學(xué)家提出了一種「自我教導(dǎo)的宇宙」，即擁有自學(xué)能力的宇宙的概念。這種學(xué)習(xí)以類似于機器學(xué)習(xí)算法的方式實現(xiàn)，某個階段的反饋將會影響下一階段，目標(biāo)是達(dá)到更穩(wěn)定的能量態(tài)。研究人員認(rèn)為，只有能學(xué)習(xí)自身定律的宇宙，才能產(chǎn)生生命等奇妙現(xiàn)象。

古往今來，靠自學(xué)成才成為大師的人物，說來不算罕見。

比如靠著自學(xué)掌握16種語言的藝術(shù)大師 達(dá)芬奇 ，20 世紀(jì)最著名的自學(xué)掌握17種語言的匈牙利翻譯Kató Lomb，還有「維基解密」創(chuàng)始人朱利安·阿桑奇等等。

現(xiàn)在，這份清單上可能要加上一個史上最重量級的成員——宇宙。

什么，宇宙也會自學(xué)？

你沒聽錯。根據(jù)最近發(fā)表在arXiV上的一項新研究，宇宙可能會不斷自學(xué)如何演化為更穩(wěn)定的狀態(tài)。

這項微軟和布朗大學(xué)的聯(lián)合研究認(rèn)為，我們今天可以看到或測量的所有物理定律，都是隨著時間的推移自行形成的。

為了得到一個進(jìn)化的宇宙，研究人員提出了一種被稱為「自我教導(dǎo)的宇宙」——即擁有自學(xué)能力的宇宙的概念。

在這種情況下，學(xué)習(xí)將以類似于機器學(xué)習(xí)算法的運轉(zhuǎn)方式實現(xiàn)，即某個階段的反饋將會影響下一階段，其目標(biāo)是達(dá)到更穩(wěn)定的能量態(tài)。

遵循這一概念，研究團(tuán)隊開發(fā)了宇宙用來學(xué)習(xí)的可能構(gòu)架，以便對矩陣數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他機器學(xué)習(xí)原理加以利用。簡言之，就是研究宇宙是否可以是一臺學(xué)習(xí)計算機。

研究人員表示，如果我們想了解這些物理定律是如何演化的，就應(yīng)該將達(dá)爾文的 自然選擇 理論應(yīng)用于宇宙學(xué)。

「自學(xué)成才」的宇宙

隨著時間的推移，宇宙最初依賴的簡單物理定律，會變得更加復(fù)雜。為什么我們的世界里還存在著貓和狗，卻沒有 三葉蟲 或 恐龍 ？事實證明，貓和狗最能適應(yīng)環(huán)境，并成功地將這種基因傳給了后代。

宇宙也是如此。不同的是，它不需要像貓狗一樣，與其他宇宙競爭，而是維持自身的繼續(xù)存在。

想象一下宇宙的早期版本，比如說，物體之間的引力是一個更原始的概念。牛頓萬有引力定律指出，兩個質(zhì)點彼此之間相互吸引的作用力，與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。

這條定律解釋了為什么月球的表面引力大約是地球引力的六分之一。

但在一個更簡單的宇宙版本中，也許引力是一個更靜態(tài)的概念，月球和地球上的引力是一樣的。

「隨著時間的推移，這個簡單的宇宙體系會自學(xué)，產(chǎn)生一些基本的定律，這篇論文說的就是這個。」哥倫比亞大學(xué)巴納德學(xué)院物理和天文學(xué)教授Janna Levin說。

宇宙的「自學(xué)」成果：不斷變化的物理定律

「如果宇宙可以用一組給定的 算法進(jìn)行計算 ，那也許宇宙正在做著和AI同樣的事情，比如自學(xué)系統(tǒng)、自學(xué)新規(guī)則。在宇宙學(xué)中，這些規(guī)則就是物理定律?！?/p>

這篇論文將宇宙學(xué)或?qū)τ钪婕捌淦鹪吹难芯颗c生物學(xué)結(jié)合了起來。作者認(rèn)為：

自然世界的結(jié)構(gòu)中可能存在著一種機制，宇宙可以通過這種機制學(xué)習(xí)其規(guī)律。換言之，這個通用化的規(guī)律可能超越所有科學(xué)領(lǐng)域。這意味著，物理定律可能受控制它們的宇宙高階定律的約束——而我們甚至無法理解。

「探索不同領(lǐng)域之間的聯(lián)系是至關(guān)重要的，因為知識本身并沒有從根本上劃分出什么領(lǐng)域。」開普敦大學(xué)數(shù)學(xué)系教授、南非非洲數(shù)學(xué)科學(xué)研究所宇宙學(xué)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Bruce Bassett說。

「由于我們的大腦能力有限，才將知識分割并壓縮為生物學(xué)、物理學(xué)和社會學(xué)，而分割和壓縮的代價是，我們很容易錯過人類知識分支之間的共性和隱藏的普遍性。」

這可能就是為什么我們很難理解宇宙可能是「自學(xué)成才」的。而「宇宙并沒有義務(wù)讓我們理解這一點?！怪钪鎸W(xué)家尼爾·德格拉斯·泰森 說 。

而且，與我們?nèi)祟惒煌?，宇宙不需要與其他宇宙競爭，宇宙在做自己的事。

實際上，當(dāng)我們用「競爭」和「頭腦」這樣的詞來描述宇宙時，實際上已經(jīng)屈服于 人類中心主義 ，即一切以人類開始和結(jié)束的哲學(xué)觀點。而實際上，事實可能并非如此。

「我們看待世界的很多方式，都植根于我們熟悉的語言。」Janna Levin說。「宇宙沒有意識，就像選擇沒有意識一樣，選擇是 100% 不可知的?！?/p>

不過，并非所有研究人員都對這一新概念感到興奮。

未參與這項新研究的紐約大學(xué)哲學(xué)教授Tim Maudlin就堅持認(rèn)為，不存在支持這一概念的證據(jù)，而否定它的證據(jù)倒是存在很多，比如，某些得到測定的物理學(xué)定律在今天與在宇宙大爆炸發(fā)生后不久時是一樣的。

研究人員在論文中也承認(rèn)，他們只是嘗試朝著新理論邁出了第一步。

「現(xiàn)在評論這些想法是否與我們的宇宙有任何關(guān)系，確實為時過早。這篇文章的核心思想很有意思，將宇宙學(xué)與人工智能背后的核心思想融合在一起，這個理論是一個推測性的激進(jìn)假說?！拱腿卣f。

不過，理論物理學(xué)就是需要激進(jìn)的想法。「因為我們發(fā)現(xiàn)自己正面臨著一個瘋狂的宇宙。也許這個假說不會產(chǎn)生任何有趣的東西，但也可能會激發(fā)真正的突破，將我們帶到一個無法想象的地方。」

參考資料：

https://www.ttbook.org/interview/universe-under-no-obligation-make-sense-us

http://www.cankaoxiaoxi.com/science/20210616/2446203_6.shtml

https://www.popularmechanics.com/science/a38539247/universe-evolves-laws-of-physics-by-itself/

本文來自微信公眾號“新智元”（ID:AI_era），編輯：David，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。