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人類的科技水平會無限發展嗎?還是會有一個極限?

肯能涉及到人類的智慧極限,但如果智慧沒有極限呢?那科技水平會受到客觀物質的影響到達極限嗎?會是什麼樣子啊?


下面我所說的有很多只是假設,大家請仔細去研讀我給鏈接的里的參考文獻或者視頻。

英國科幻作家Arthur. C. Clark曾經設計出三條基本定律,其中,第二條還是挺有道理的:

Clarke"s second law

The only way of discovering the limits of the possible is to venture a little way past them into the impossible

引自https://en.wikipedia.org/wiki/Clarke%27s_three_laws

翻譯過來就是:要發現某種事物(可能)是否有極限(界限),唯一的辦法就是跨越這個界限。

那麼,要計算一個極限,我們除了知道表達式之外,可能還需要已知參數邊界條件

我們先來看看科技發展的現狀:

根據維基網站(https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%A5%87%E5%BC%82%E7%82%B9)的數據,我做了一個科技發展的極圖,如下:

因為篇幅的局限,我在年代節點上只挑選一個技術革新的代表(這裡存在取樣的概率問題,並且,螺旋線不是閉合的,圖上最後節點和開始節點連在一起我也沒辦法)。

其中的每一圈極紋表示科技的含金程度,越往外,含金量越大。

隨著時間的發展,每項單一科技的內部分工會越來越細化,學科的交互程度也會越來越大。

另外一個突出的事實是,科技的複雜程度也在與日俱增。

圖片來自超大規模集成電路

超大集成規模電路已然超出人類理解的範疇。《Nature》的一篇文章中講述道:

完整的複雜機械態也進入了人類的金融生活,其反應之快已超過人類——股票買賣在瞬間得以完成,甚至快逼近光速。

另一個例子是現代的司法系統,《美國法典》包含了2200多萬單詞和8萬多款條例,這部浩瀚的司法網路體系是如此的繁複,幾乎無人能完全理解:

圖片來自世界已經太複雜,人類科技發展到極限了嗎?

這裡引用一個鏈接:

體系的複雜化甚至有愈演愈烈之勢,從現在的3D列印技術、挖掘隧道鋪設橋樑的大型工程器械,到逐步發展的人工智慧,人們在適應身邊劇變的同時,也開始能使用一些複雜的CAD程序設計新產品。複雜的演算法能夠對不同問題演化出最佳的方案,不到最後一刻甚至連電腦都不能知曉答案。

引自世界已經太複雜,人類科技發展到極限了嗎?

接下來,我們看看邊界條件:

先看卡爾達肖夫指數

卡爾達肖夫指數(英語:Kardashev Scale)是根據一個文明所能夠利用的能源量級,來量度文明層次及技術先進程度的一種方法。它是在1964年由蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫首先提出。它的指標有三個類別:I型、II型和III型

引自Kardashev scale

I型科技文明

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=sNhhvQGsMEc

一個I型文明可以利用自己星球上的所有資源,包括但不限於傳統能源、可再生能源、核能等等。文明對行星可以駕馭的能量大約是10^16 W。實際的數字是有很多變數的,地球的特定變數為 1.74×10^17 W。(此處存疑)卡爾達肖夫指數原定義為 4×10^16 W。

引自Kardashev scale

如果你想知道的話,我們人類目前處於I型科技文明的73%左右。

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=sNhhvQGsMEc

根據加來道雄的說法,人類可能在100?200年左右達到I型文明的狀態。

II型科技文明

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=sNhhvQGsMEc

II型文明可以使用他們宿主恆星的所有能源。實現這些可能需要一些科幻,但是原則上式可行的。戴森球就是這樣一個可行的概念——一個圍繞恆星的系統結構。

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=sNhhvQGsMEc

在回復有關他論文的信中,戴森說,「一個圍繞恆星的球殼或環從物理上來說是不可行的。我設想的『生物圈』的形式是由鬆散的太陽能收集器或獨立環繞恆星軌道的衛星雲構成。」

下面有戴森球的三種模型:

1.戴森環

圖片來自https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%88%B4%E6%A3%AE%E7%90%83

戴森環是戴森雲最簡單的結構。「戴森雲」(Dyson swarm)。它由巨大數目的密集環繞恆星運行的獨立結構(通常是太陽能衛星和太空定居點)組成。這種戴森球結構有這樣幾個優勢:組成戴森群的元件可以自由調整數量和設計尺寸,這樣便能在長時期內逐步建造。 不同形式的無線能量傳輸形式可以用於結構之間的能量傳遞。

戴森雲也有其劣勢。軌道力學規律決定了戴森雲的軌道排布將會極度複雜。最簡單的排布方式莫過於戴森環,在這種布置中,所有太陽能收集器共享同一個軌道。複雜的多環模式可以攔截到更多恆星能量輸出,但環軌道重疊時會造成周期性的食。 另外潛在的問題是,增加軌道結構會加強對其他結構的攝動,從而降低軌道的穩定性。

這樣一個收集器「雲」將會改變恆星系統向宇宙發射的光線,但可以預見的是,它不會完全遮蔽恆星的光線,恆星的自然光線仍將在其發射的光譜中存在。

引自Dyson sphere

2.戴森泡

圖片來自https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%88%B4%E6%A3%AE%E7%90%83

不同於戴森雲,此方案不是用環繞軌道的方法,而是通過巨大的承受光壓的太陽帆來抵消太陽的引力。這樣的結構可以免於衝撞以及食的危險;各個結構對於母恆星來說可能是完全靜止的,並且相互獨立。由於光壓和恆星引力之比是恆定的,與距離無關(假設太陽帆衛星與太陽的連線上沒有被其他物體),此類靜止衛星可以自由調整其與中心恆星的距離。

按照現代材料科學的能力,該方法實踐起來仍存在問題,但是有潛力達到。環繞母恆星的太陽帆衛星需要一個總密度為0.78克/平方米的帆。

為便於闡明所需材料不需要很大質量,想像一下半徑為1天文單位的單個戴森泡的質量僅為2.17×10^20千克,這僅相當於小行星智神星的質量。

但上述的材料在當前仍然超出人類的技術能力:人類目前能製造最輕的碳纖維太陽帆在無載荷時密度為3克/平方米,是建造上述太陽帆衛星所需材料密度的四倍。

引自Dyson sphere

3.戴森殼

科幻小說中經常提及的戴森球變體是「戴森殼」(Dyson shell):一種環繞恆星的均勻殼體。這種結構能夠100%攔截恆星的能量輸出,從而完全改變中心恆星的光線發射。如果其表面能夠居住的話,它能夠為設想中的人類定居點提供極大的活動空間。

若在太陽系中建造一個半徑為1天文單位的戴森殼,則其內壁上任意一點上將接收與地球上接收到的等量的太陽輻射。該戴森殼的內壁面積至少為2.72x10^17平方千米,這等同於5.5億倍的地球表面積。這個戴森殼將攔截全部4.0×10^26瓦特的太陽能量輸出;其他戴森球變體攔截的能量則較少,戴森殼所能獲取的能量是太陽在該進化階段我們可能能夠獲取的最大能量值。 這大概是人類在2010年消耗的全部能量1.7x10^13瓦特的235萬億倍。

引自Dyson sphere

III型科技文明

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=sNhhvQGsMEc

III型科技文明基本上可以控制整個星系,並使用它的能源。

III型文明對一個星系所駕馭的能量大約是10^36 W。這個數字是有極多變數的,因為星系的體積在變化中。卡爾達肖夫指數原定義為 4×10^37 W。

引自Kardashev scale

在知道了科技發展的過程,科技文明所處的階段,以及可能的上限(III型科技文明)多大後,

我們來看李四光先生在《人類出現》這本書中的一段話:

「人類文化的發展,經過新人階段的舊石器時代晚期以後,先後進入新石器時代及金屬時代。愈到後來發展愈為迅猛。從新石器時代的開始到現在至多不過一萬年左右,金屬時代的開始到現在不過數千年,人們開始利用電能到現在不過一百多年,原子能的利用則僅是最近幾十年的事;而新石器時代以前的發展階段,則動輒以數十萬年到千百萬年計。由此可見,人類的發展不是等速度運動,而是類似一種加速度運動,即愈到後來前進的速度愈是成倍地增加。」

跟李四光先生的觀點不謀而合,同樣作為人類科技加速度前進的佐證是摩爾定律(Moore"s law):

圖片來自Moore"s law

摩爾定律的定義歸納起來,主要有以下三種版本:

  1. 集成電路晶元上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一倍。
  2. 微處理器的性能每隔18個月提高一倍,或價格下降一半。
  3. 用一個美元所能買到的電腦性能,每隔18個月翻兩倍。

引自Moore"s law補充一下:2010年國際半導體技術發展路線圖的更新增長已經在2013年年底放緩;之後的時間裡,晶體管數量密度預計只會每三年翻一倍,說明摩爾定律的預測已然失效。雖然如此,摩爾定律的這種趨勢已經持續了超過半個世紀。

同樣,現任谷歌工程總監的瑞·庫茨維爾認為,隨著範式轉移的加快,計算機以幾何級數的形勢發展,從打卡式機械計算機,到電磁繼電式計算機,到真空管計算機,到晶體管計算機,到早期集成電路計算機,到現代超大規模集成電路計算機,計算機設計與技術的範式轉移所需的時間越來越短。

於是,2001年,他在對科技歷史所做出的分析讓他之後得出了關於科技的增長以幾何級數進行的結論,他把這個結論稱作「加速度回報定律」或者叫做庫茨維爾定理(Kurzweil"s Law of Accelerated Return。這個定律把摩爾定律擴展到了許多集成電路科技以外的科技領域中去。該定理指出,人類出現以來所有技術發展都是以指數增長。也就是說,一開始技術發展是小的,但是一旦信息和經驗積累到一定的基礎,發展開始快速增長,以指數的形式,然後是以指數的指數形式增長:

圖片來自Paradigm shift

上圖是14位作者根據不同的大事件發展間隔時間做出的典範轉移圖,可以看出,隨著時間迫近現代,大事件發生的間隔時間越來越短。

所以,就要引出一個現在很熱門的假設,你們都熟悉的技術奇點這個概(Technological singularity):

技術奇點,又稱科技奇點,出自奇點理論,一個根據技術發展史總結出的觀點,認為未來將要發生一件不可避免的事件──技術發展將會在很短的時間內發生極大而接近於無限的進步。當此轉捩點來臨的時候,舊的社會模式將一去不復返,新的規則開始主宰這個世界。而後人類時代的智能和技術我們根本無法理解,就像金魚無法理解人類的文明一樣。

之所以被稱為奇異點,因為它是一個臨界點。當我們越來越接近這個臨界點,它會對人類的事物產生越來越大的影響,直到它成為人類的共識。但當它最終來臨的時候,也許仍會出人意料並且難以想像。

引自Technological singularity

這個技術奇點的概念也就對應題主的問題「人類的科技水平會無限發展嗎?還是會有一個極限?」

有人就預測2045年技術奇點到來(本人不贊成的),作為例子發給大家看一下:

圖片來自https://www.google.ca/search?q=technology+singularityespv=2biw=1366bih=623source=lnmstbm=ischsa=Xved=0ahUKEwjC1_ywvbLMAhUJhYMKHWghBKoQ_AUIBigB#imgrc=_

他們認為2045年,人工智慧智力將會完全超過人腦:

作為2005年的科幻暢銷書,雷蒙德·庫茨魏爾在《奇點迫近》這本書里預測了當時對未來科技的走勢:

2010年

  • 超級電腦的運算能力將會跟人腦相同(雖然這時候的人工智慧軟體尚無法達成人腦的智能)。
  • 不會有一個單一個物品叫做電腦,也就是說許多電腦將會和生活用品相結合。
  • 虛擬實境技術將可以讓用戶完全沉浸在真實的視覺和聽覺的體驗。

2010年代

  • 電腦會越來越小,然後和生活結合的越來越緊密。
  • 越來越多的電腦可用作小型的網路伺服器,它們的資源將可以被雲計算所使用。
  • 在幾乎任何地方都可以和高質量寬頻互聯網連接。
  • 頭戴式投影鏡片可以將視頻直接投射在用戶的眼睛,帶動了虛擬實境的發展。這些設備通常也會有麥克風和耳機,提供用戶語音服務。同時也可依造用戶所在的位置提供及時的廣告信息服務。
  • 虛擬實境眼鏡內置的電腦可以提供虛擬助理的服務,它可以幫助用戶處理日常雜務。
  • 虛擬助理可以提供多樣的服務,即時口譯是其中最有用的服務之一,可以將他人所說的外國語言即時地翻譯並且將翻譯後的文字顯示在鏡片上。
  • 手機將會直接內置在衣服上,可以直接將聲音發送到用戶的耳內。
  • 廣告商可以將聲音直接聚焦在特地的地點,這項科技藉由兩束超音波將聲音直接投射在想要的地點。

2014年

  • 自動吸塵器將會到處可見。

2018年

  • 一千美金所能買到的電腦內存容量將達到10 Terabits (10bits),這大約是一顆人腦的容量。

2020年

  • 個人電腦將會擁有和人腦相同的信息處理能力。

2020年代

  • 小於一百納米的電腦將具有可行性。
  • 納米機器將會實用化,並且被用在醫療上面。
  • 先進的醫療用納米機器人將可以在活人身上運行腦神經掃描的功能。
  • 因為可以運行活體的大腦精確掃描,所以能夠精確模擬整顆大腦。而人腦的運作也可以被理解。
  • 在2020年代末,納米機器將能夠進入血管內供給細胞營養並且排出廢物。這些奈米機器將能夠將人類共生,並協助人類轉換成Cyborg。
  • 在2020年代晚期,納米科技製造技術將會被廣泛使用。並且從根本上改變人類的經濟,所有物品都能夠直接從原始的原料直接轉換,幾乎不用額外的成本,唯一的成本變成產品設計圖的下載時間。
  • 同樣在這個年代晚期,虛擬實境將會進步到和真實無異。
  • 基因工程所產生的基改細菌的威脅已經消失,因為奈米機器人更耐用、更聰明而且更實用。
  • 在2029年,第一台通過圖靈測驗的電腦出現了,代表強人工智慧已經可以像人類般的思考 (縱然其思考能力跟幼稚園學生一樣),第一代的人工智慧可能是由前面提到的人腦掃描和模擬技術所達成。

2025年

  • 最有可能發生納米科技爭論的一年
  • 某些軍用無人飛行機和路面載具將會100%由電腦控制

2030年代

  • 心智上傳具有可行性。
  • 納米機械將可以直接注入到腦部中並且和腦細胞互相溝通。因而,可以不藉助外部設備就可以達成真正的沉浸式虛擬實境。外部的神經刺激也可以被攔截,只留下想要的虛擬實境神經刺激。
  • 腦袋的納米機械也可以直接得知用戶的情緒反應。

2040年代

  • 人體3.0(Kurzweil這麼稱呼)誕生. 它不具有固定的外表,而且可以藉由類似噴霧的奈米科技(萬用霧水)改變外表,人體器官也將由性能優秀的人工器官接管。
  • 人們將把他們大部分的時間花在完全沉浸式的虛擬實境,就像是Matrix電影中所描述的科技。
  • 萬用霧水被廣泛使用

2045:奇點

  • 一千美金可以買到的電腦將具有十億顆人腦的運算能力,這代表就算是低級的電腦也比一般正常人聰明的多。
  • 奇點發生在人工智慧比人類還要聰明還有有能力的時候,科技發展已經由機器接管,機器也可敏捷地思考、行動和溝通,甚至快到正常人無法理解。機器、或是那些已經機器化的人類,Cyborg掌握了全世界,機器進到加速自我反應的循環,每一代的人工智慧都會越來越快,並且成指數加快,到了這個時候,科技爆炸性發展,因為人類文明已經被機器所掌握,所以之後的科技發展無法被精確預測。
  • 奇點是一個極端跳躍性、改變全球的事件,並且永久改變人類的命運,因為人類和智能機械無法區分,所以人類絕種將會很困難(雖然說不是不可能)。

引自https://en.wikipedia.org/wiki/The_Singularity_Is_Near

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大家也看到了,上面科幻的成分太多了。但是多說一句,imagination and dream are too beautiful not to be experienced by anyone.


萬一人類哪天就滅亡了呢。


縱觀人類的科技發展史再近兩百年里看似有了與以往質的飛躍,的確比起石器時代,冷兵器時代,我們的進步是翻天覆地的。但我認為人類科技還只是處於量變的階段。仔細想一下,我們科技的進步只是圍繞著兩個方面來進行的,第一是物體的移動(也可以說是位移),第二是物體(物質)的組合。不管是石器時代人類把石頭和木棍綁在一起做武器,還是現代的自動步槍,古代靠馬匹運輸代步,還是現代的高鐵飛機,古代的算盤,現代的超級計算機,都只是解決物體(物質)的移動和組合問題。從來沒有跳出這兩個圈子。或者說是沒有從質變上解決這兩個問題。人來目前製造的所有物件都只是通過移動物質將物質組合,達到的目的都只是將其他物質(物件)重新組合或移動。僅此而已!人類要想有質的飛躍就要脫離這兩個瓶頸或跨越這兩個瓶頸。

但大自然卻做到的物質組合質的飛躍,將細胞按照基因這張圖紙進行組合,形成了成千上萬的物種。


人類的智慧是有極限的,但是創造性可能不會有極限。

人類可以創造新物種,新物種有更高的上限,新物種再繼續創造。

總有一天,會觸碰到生命的極限。

極限就是虛無。

沒有做不到的,也就是沒有能做到的,一切都能改變,那一切也就都不需要改變。


用數學作比喻:

人類的科技水平應該是有一個極限,只能是無限趨近,但卻永遠達不到。而極限之外的知識,是人類智力本質上無法想像的。

另外呢,從人性的角度分析,估計人類科技發展水平距離極限還很遠的時候,自己早就提前把自己毀滅了。


分工、分工。等到人口數量不足以分配就會停滯。

當然可以通過機器、人工智慧代替一部分人力,相當於100個人開發機器代替10000個人。

如果技術難度是指數級增長。那麼還是會有極限,分工的極限。


很多人都意識到,文明的高低都最終會落腳於能量。比較支持高分關於能量劃分的觀點,但是三級文明的劃分未必正確。可以看到的歷史證明技術是加速發展的,僅僅十幾年前bb機還是時尚潮流而現在智能手機則成為了日常生活用品。十年後的日常科技產品我們根本無法預測,也許是智能手錶、智能耳環、智能墨鏡VR的時代。而他們作用於文明進步則又是一個加速過程,永遠循環的是科技——生產力——文明高度——科技,之所以我們看到科技是不斷加速的,是因為這個循環在不斷加速。那麼最後要解決的就是這種循環是否有一個臨界值? 保守的看這三點並沒有明顯極限,所以起碼在可以預見的將來,科技還是可以一直發展下去。


上帝悖論


&&我覺得,人的腦容量是有限,即使要站在巨人的肩膀上,也得首先爬上去啊,待未來巨人越來越高,如果沒有發明知識灌輸之類的裝置,有能力爬到巨人肩膀的人就會越來越少。可萬一此裝置也需要爬到某種高度才可以實現怎麼辦呢?
&&那麼的話人類智力科技的發展真的有瓶頸和極限了。。。人類始終是人類,無法突破人類本身的限制,就像一拳超人裡面的限制器一樣。限制器的限制,導致只能無窮接近極限而不可超越。。。若果真的這樣的話,未來人也是慘了。。。


除非智子鎖死科技,哈哈


任何科技都是在基礎應用普及後才會產生飛躍

比如今天的智能手機百年前就有物理理論 幾十年前有了無線電

有了晶體管 二十年前才開始小型化 直到百年左右 才發展到了今天的智能手機 當然並沒有止步


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