改一条物理定律,每个愿望都会反噬
Dragon Con 现场的思想实验:只能改一条物理定律让科幻成真,结果每个愿望都被拆出没算进去的后果——反重力等于免费能源,超空间旅行等于把技术送给所有外星文明。
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改物理定律是给全宇宙改的
规则很硬:只能选一条,而且必须 practical and feasible within the laws of physics,不能靠永动机式的两全其美。Steven 先把大部分科幻设定判了死刑——曲速、护盾、相位炮、人工重力、反重力,要么违反物理,要么属于 non-trivial:理论上也许可能,但永远不会发生。整场讨论的真正乐趣不在选什么,而在找每个愿望里没被算进去的后果。
— Steven Novella反重力等于顺手拿到免费能源
Jay 想要反重力,理由是交通、建筑、材料搬运全都会变。Bob 指出这是个 twofer:如果能可行地关掉重力,水轮往下走时开重力、要抬回去时关重力,就得到了永动机。Steven 作为 buzzkill 强行打补丁:关掉重力所消耗的能量必须等于你从中得到的能量,不许白拿。这场争论还顺带判了科幻电影的死刑——单级入轨在 1g 重力井里根本做不到,所有飞船一分钟冲进轨道的镜头都在撒谎,它们默认了反重力存在。
— Jay Novella超空间旅行会把技术送给所有外星文明
Bob 选的是进入子空间/超空间:在那边按普通引擎走,出来时已经跨越了远得多的距离,本质是实用的 FTL。他主张这没有下行风险,因为超空间与真实空间分离,不影响我们的宇宙。Steven 和 Jay 立刻反驳:改物理定律是给全宇宙改的,不是只给你改的,敌对文明同样能用它来殖民地球。Bob 的应对是躲——人类射电信号在几光年外就稀释成噪声,原则上无法被反推出地球有生命。Jay 提出折中方案 jump gates:两端都得建门,所以只能缓慢扩张,不会让每个外星人都找上门。
— Bob Novella零点能太稀薄,硬用会引发大撕裂
Steven 的第二选择是免费能源,具体设想是零点能。Bob 给出反对理由:零点能在观测上极其稀薄,要照亮一个灯泡可能需要数立方光年的空间;而如果真把那么多能量注入空间,宇宙膨胀会失控到引发 big rip,摧毁一切生命。Steven 的回应是这正说明为什么这些不是物理定律——每个愿望一旦真的落地都会带来灾难性后果,所以思想实验的乐趣就在于找那个能拆掉愿望的漏洞。Julia 补充她作为天体物理专业的视角:如果重力有个旋钮,90% 靠重力推断恒星现象的观测就全废了。
— Bob Novella一桶水也能当神经网络算
物理储层计算(physical reservoir computing)的核心:任何非线性系统——一桶旋转的水、随时间变化的蛋黄酱——只要测量对的位置,就能把它的非线性相互作用类比成人工神经网络,让它替你「思考」。有人做过报告,说「我们让蛋黄酱非常缓慢地思考」。这个类比一旦成立,尺度就成了变量:如果有一个星云那么大的非线性系统,你给它输入、在正确的点测量输出,它就能替你完成计算。说话人自己也承认这是「wild idea」,但强调把物理常数缩到极小之后,会冒出一堆奇怪的推论。
罗曼望远镜比哈勃快一千倍,但定位是配角
Nancy Grace Roman Space Telescope 是广角红外望远镜,3.4 米主镜,和哈勃同尺寸,但设计目标不是「比现有望远镜更好」,而是互补:James Webb 擅长深空,哈勃擅长盯住特定天体,罗曼擅长一次看一大片天区。它能以比哈勃快一千倍的速度巡天,五年任务期内扫过的天区相当于哈勃扫一千年。发现有意思的目标后,再让 Webb 和哈勃转过去细看。它还会构建宇宙的三维地图,并搭载 coronagraph 遮挡恒星眩光以直接成像系外行星——能找更小、离母星更远的行星,补上凌星法和视向速度法偏向「热木星」的偏差。
机器人婴儿踢腿,踢出了探索与利用
汉堡大学和捷克技术大学做了「robot in a crib」:把婴儿机器人 iCub 放进婴儿床,上方挂带二维码的 mobile,用绳子把一条腿连上去,再跑他们自己的深度学习算法去预测 mobile 的运动。结果是算法自发涌现出 explore versus exploit 的权衡——既要好奇地探索,也要利用已学到的因果。研究者把它当作平台:婴儿的学习算法改不了,机器人可以换算法,于是能测试不同版本的 contingent learning 理论。对照之下,当前机器人控制的主流是深度强化学习:在仿真里放几千个机器人副本,用奖励函数训练,再一次性迁移到真机——那是「做这个就有好事发生」,不是「这个导致那个」。
中国空间站用铷原子重做了比萨斜塔实验
在中国空间站上,研究者用两团不同同位素的铷原子云重做了伽利略的落体实验,一团比另一团重。自由落体时间约 10 到 12 秒,远长于地面实验,反复多次取平均,结果是两团原子云的下落速率一致到千万分之五。这验证的是引力质量与惯性质量完全相同——牛顿力学里质量以两种方式显现,下落时两个效应精确抵消。爱因斯坦追问的正是:它们为什么必须相同?并没有理由必须相同。由此引出他的思想实验:自由落体时引力仿佛消失,你处在惯性参考系;以及加速的电梯里光会弯曲,若引力与加速度等价,引力也应弯曲光。
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Well, Jay gets a good twofer on this one because what you got the ability to turn off gravity in a feasible way, you got like free energy, too
Jay 这一把赚了个双份,因为一旦你能以可行的方式关掉重力,你等于也拿到了免费能源。
Steven Novella8:08
The best we could hope for is a fraction of the speed of light. 60 70 80% potentially which would be nice.
我们最多只能指望光速的一个零头,也许 60%、70%、80%,那已经不错了。
Bob Novella10:08
There's no way I would you would want to live in a universe where you could travel to the past and actually change your present.
你绝不会想住在一个能回到过去、并且真的改变你现在的宇宙里。
Steven Novella16:10
the end result would be universe expansion so nasty that it could cause the big rip, which we know is scare scary and it just basically destroy all of life
结果会是宇宙膨胀失控到引发大撕裂,那很可怕,基本上会摧毁一切生命。
Bob Novella24:16
so in a weird way you can get a bucket of water to think compute
所以用一种奇怪的方式,你能让一桶水去思考、去计算。
that anything could include consciousness if it's big enough and might maybe impossible to train with current technology but those things could happen and it could theoretically be mayonnaise
那个「任何东西」如果足够大,可以包括意识;用当前技术也许不可能训练出来,但那些事是可能发生的,理论上可以是蛋黄酱。
matter and energy tell spacetime how to curve. Curved spaceime tells matter and energy how to move
物质和能量告诉时空如何弯曲。弯曲的时空告诉物质和能量如何运动。
AI doesn't have to become conscious to change civilization. It only has to become competent.
AI 不必拥有意识就能改变文明。它只需要变得能干。
Bob1:20:54
数字与实体
| 量子隧穿等待时间 | septillion 的 septillion 次方年 | 31:17 |
| 零点能照亮灯泡所需空间 | 数立方光年 | 23:16 |
| 靠重力推断的恒星观测占比 | 90% | 25:16 |
| 罗曼望远镜燃料维持位置年限 | 10 年 | 50:35 |
| 铷原子云下落速率一致精度 | 千万分之五 | 1:04:44 |
| 凡尔纳小说中发射载人舱的年份 | 1865 | 1:16:52 |
| 马克·吐温写作 teleoscope 短故事的年份 | 1898 | 1:18:54 |
| Edward Bellamy 小说 Looking Backward 的出版年份 | 1888 | 1:19:54 |
术语
- physical reservoir computing物理储层计算
- 把任意非线性物理系统当作神经网络来读取其计算能力。
- island of stability稳定岛
- 核物理中预测的超重元素可能稳定的区域。
- coronagraph日冕仪
- 遮挡恒星眩光以直接成像其周围行星的仪器。
- contingent learning相依学习
- 婴儿通过踢腿与移动物体建立因果关联的学习方式。
- big rip大撕裂
- 暗能量导致宇宙膨胀失控、最终撕裂一切结构的假说。
收听指南
适合喜欢科幻设定推演和太空望远镜、机器人学习进展的听众;创业者可跳过前半段脑洞,直接听后半段技术细节。
2:07–23:16 的改物理定律脑洞,除非你只想听段子。