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Skeptics Guide

改一條物理定律,每個願望都會反噬

Dragon Con 現場的思想實驗:只能改一條物理定律讓科幻成真,結果每個願望都被拆出沒算進去的後果——反重力等於免費能源,超空間旅行等於把技術送給所有外星文明。

物理定律太空望遠鏡機器人學習科幻思想實驗
前半段是現場腦洞,後半段羅曼望遠鏡、機器人嬰兒、中國空間站落體實驗和凡爾納細節密度更高,值得跳著聽。

核心論點 · 點時間戳可跳到原聲

2:07

改物理定律是給全宇宙改的

規則很硬:只能選一條,而且必須 practical and feasible within the laws of physics,不能靠永動機式的兩全其美。Steven 先把大部分科幻設定判了死刑——曲速、護盾、相位炮、人工重力、反重力,要麼違反物理,要麼屬於 non-trivial:理論上也許可能,但永遠不會發生。整場討論的真正樂趣不在選什麼,而在找每個願望裡沒被算進去的後果。

— Steven Novella
8:08

反重力等於順手拿到免費能源

Jay 想要反重力,理由是交通、建築、材料搬運全都會變。Bob 指出這是個 twofer:如果能可行地關掉重力,水輪往下走時開重力、要抬回去時關重力,就得到了永動機。Steven 作為 buzzkill 強行打補丁:關掉重力所消耗的能量必須等於你從中得到的能量,不許白拿。這場爭論還順帶判了科幻電影的死刑——單級入軌在 1g 重力井裡根本做不到,所有飛船一分鐘衝進軌道的鏡頭都在撒謊,它們默認了反重力存在。

— Jay Novella
10:08

超空間旅行會把技術送給所有外星文明

Bob 選的是進入子空間/超空間:在那邊按普通引擎走,出來時已經跨越了遠得多的距離,本質是實用的 FTL。他主張這沒有下行風險,因為超空間與真實空間分離,不影響我們的宇宙。Steven 和 Jay 立刻反駁:改物理定律是給全宇宙改的,不是只給你改的,敵對文明同樣能用它來殖民地球。Bob 的應對是躲——人類射電信號在幾光年外就稀釋成噪聲,原則上無法被反推出地球有生命。Jay 提出折中方案 jump gates:兩端都得建門,所以只能緩慢擴張,不會讓每個外星人都找上門。

— Bob Novella
23:16

零點能太稀薄,硬用會引發大撕裂

Steven 的第二選擇是免費能源,具體設想是零點能。Bob 給出反對理由:零點能在觀測上極其稀薄,要照亮一個燈泡可能需要數立方光年的空間;而如果真把那麼多能量注入空間,宇宙膨脹會失控到引發 big rip,摧毀一切生命。Steven 的回應是這正說明為什麼這些不是物理定律——每個願望一旦真的落地都會帶來災難性後果,所以思想實驗的樂趣就在於找那個能拆掉願望的漏洞。Julia 補充她作為天體物理專業的視角:如果重力有個旋鈕,90% 靠重力推斷恆星現象的觀測就全廢了。

— Bob Novella
36:19

一桶水也能當神經網絡算

物理儲層計算(physical reservoir computing)的核心:任何非線性系統——一桶旋轉的水、隨時間變化的蛋黃醬——只要測量對的位置,就能把它的非線性相互作用類比成人工神經網絡,讓它替你「思考」。有人做過報告,說「我們讓蛋黃醬非常緩慢地思考」。這個類比一旦成立,尺度就成了變量:如果有一個星雲那麼大的非線性系統,你給它輸入、在正確的點測量輸出,它就能替你完成計算。說話人自己也承認這是「wild idea」,但強調把物理常數縮到極小之後,會冒出一堆奇怪的推論。

44:29

羅曼望遠鏡比哈勃快一千倍,但定位是配角

Nancy Grace Roman Space Telescope 是廣角紅外望遠鏡,3.4 米主鏡,和哈勃同尺寸,但設計目標不是「比現有望遠鏡更好」,而是互補:James Webb 擅長深空,哈勃擅長盯住特定天體,羅曼擅長一次看一大片天區。它能以比哈勃快一千倍的速度巡天,五年任務期內掃過的天區相當於哈勃掃一千年。發現有意思的目標後,再讓 Webb 和哈勃轉過去細看。它還會構建宇宙的三維地圖,並搭載 coronagraph 遮擋恆星眩光以直接成像系外行星——能找更小、離母星更遠的行星,補上凌星法和視向速度法偏向「熱木星」的偏差。

55:41

機器人嬰兒踢腿,踢出了探索與利用

漢堡大學和捷克技術大學做了「robot in a crib」:把嬰兒機器人 iCub 放進嬰兒床,上方掛帶二維碼的 mobile,用繩子把一條腿連上去,再跑他們自己的深度學習算法去預測 mobile 的運動。結果是算法自發湧現出 explore versus exploit 的權衡——既要好奇地探索,也要利用已學到的因果。研究者把它當作平臺:嬰兒的學習算法改不了,機器人可以換算法,於是能測試不同版本的 contingent learning 理論。對照之下,當前機器人控制的主流是深度強化學習:在仿真裡放幾千個機器人副本,用獎勵函數訓練,再一次性遷移到真機——那是「做這個就有好事發生」,不是「這個導致那個」。

1:04:44

中國空間站用銣原子重做了比薩斜塔實驗

在中國空間站上,研究者用兩團不同同位素的銣原子雲重做了伽利略的落體實驗,一團比另一團重。自由落體時間約 10 到 12 秒,遠長於地面實驗,反覆多次取平均,結果是兩團原子雲的下落速率一致到千萬分之五。這驗證的是引力質量與慣性質量完全相同——牛頓力學裡質量以兩種方式顯現,下落時兩個效應精確抵消。愛因斯坦追問的正是:它們為什麼必須相同?並沒有理由必須相同。由此引出他的思想實驗:自由落體時引力彷彿消失,你處在慣性參考系;以及加速的電梯裡光會彎曲,若引力與加速度等價,引力也應彎曲光。

原話 · 已逐字校驗

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 這一把賺了個雙份,因為一旦你能以可行的方式關掉重力,你等於也拿到了免費能源。

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.

我們最多只能指望光速的一個零頭,也許 60%、70%、80%,那已經不錯了。

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.

你絕不會想住在一個能回到過去、並且真的改變你現在的宇宙裡。

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

結果會是宇宙膨脹失控到引發大撕裂,那很可怕,基本上會摧毀一切生命。

Bob Novella24:16

so in a weird way you can get a bucket of water to think compute

所以用一種奇怪的方式,你能讓一桶水去思考、去計算。

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

那個「任何東西」如果足夠大,可以包括意識;用當前技術也許不可能訓練出來,但那些事是可能發生的,理論上可以是蛋黃醬。

matter and energy tell spacetime how to curve. Curved spaceime tells matter and energy how to move

物質和能量告訴時空如何彎曲。彎曲的時空告訴物質和能量如何運動。

AI doesn't have to become conscious to change civilization. It only has to become competent.

AI 不必擁有意識就能改變文明。它只需要變得能幹。

數字與實體

量子隧穿等待時間septillion 的 septillion 次方年31:17
零點能照亮燈泡所需空間數立方光年23:16
靠重力推斷的恆星觀測佔比90%25:16
羅曼望遠鏡燃料維持位置年限10 年50:35
銣原子雲下落速率一致精度千萬分之五1:04:44
凡爾納小說中發射載人艙的年份18651:16:52
馬克·吐溫寫作 teleoscope 短故事的年份18981:18:54
Edward Bellamy 小說 Looking Backward 的出版年份18881:19:54

術語

physical reservoir computing物理儲層計算
把任意非線性物理系統當作神經網絡來讀取其計算能力。
island of stability穩定島
核物理中預測的超重元素可能穩定的區域。
coronagraph日冕儀
遮擋恆星眩光以直接成像其周圍行星的儀器。
contingent learning相依學習
嬰兒通過踢腿與移動物體建立因果關聯的學習方式。
big rip大撕裂
暗能量導致宇宙膨脹失控、最終撕裂一切結構的假說。

收聽指南

誰該聽

適合喜歡科幻設定推演和太空望遠鏡、機器人學習進展的聽眾;創業者可跳過前半段腦洞,直接聽後半段技術細節。

可跳過

2:07–23:16 的改物理定律腦洞,除非你只想聽段子。