偉大的未知：通向科學邊界的七段旅程

人皆生而欲知。

——亞里士多德

我們仍然堅信著運用智慧、邏輯、數學、以及科學方法就能解決一切問題。這種堅持所帶來的結果是，全世界有數百萬人擺脫貧困、在醫學的幫助下得到救治、因先進農業而獲得糧食、以及通過計算機和通訊技術以前所未有的方式相互聯繫。儘管有這麼多的創新，但牛津大學數學家 Marcus du Sautoy 認為，或許我已在許多方面正接近科學的極限。

目前來說，科學和數學就已達到某種極限。沒有人知道我們能否攻克或適應這些極限。量子力學中的海森堡不確定性原理就指出，我們可以測量一個粒子的位置或動量，但無法對它們進行同時測量。為什麼？科學家提出了許多可能性，其中就包括多重宇宙理論——即這是同一個粒子的兩個相，每個相同時存在於兩個不同的宇宙中。

廣義相對論也存在一個極限，那就是光速。沒有任何東西可以傳播的比光速更快。此外，廣義相對論和量子力學之間的不一致則意味著我們需要一個統一理論。有人認為弦理論或許是最終的答案。但弦理論的問題是：版本太多，且無法驗證。

因極限而碰壁的不僅有物理學，還包括邏輯學和數學，例如哥德爾不完備定理。根據不完備定理，你無法證明某些事物是否為真，即使所有的相關證據都暗示其為真。對大多數問題來說，我們可以將其代入數學模型來得到「是」或「非」的答案。但即便是最先進的計算機也會有它無法解決的問題，有它無法評測真假的陳述。哥德爾的定理令人困惑，即使對專家來說也是如此。但是可以肯定的是，斷言總是會存在的。（讀者可進一步閱讀：《一個無法證明的邏輯問題》）

1996年，科學記者 John Horgan 撰寫了《科學的終結》（End of Science）一書，引發了激烈的辯論。Horgan認為，未來的科學不再會有大的革命性質變發展，有的只是邊際遞減的量變回報。我們已經看到技術在以驚人的速度發展了。

然而，尋求對自然界和宇宙有驚天動地的突破性理解，正變得越來越昂貴，也越來越難以實現。 Horgan 在十年後的後續文章中寫道：「科學家不可能發現超越宇宙大爆炸、量子力學、相對論、自然選擇或遺傳學的東西了。」

當然，還有一些基本問題沒被解決，比如宇宙的起源，以及宇宙大爆炸之前發生了什麼等等。由這類問題引出的問題就是——是否有些謎團註定是人類永遠無法解決的？在數學家 Marcus Du Sautoy 的新書《偉大的未知：通向科學邊界的七段旅程》中，他將Horgan的主張更進了一步。他列舉了七個我們可能推動、卻從未越過的「邊界」。

○偉大的未知：通向科學邊界的七段旅程。 |圖片來源：Natl. Phys. Lab., UK

宇宙是否是無限的？或許我們永遠也無法知道答案，因為信息的傳播不能比光速更快。我們周圍存在一個信息泡沫，我們無法接收到任何超出這個信息泡沫之外的信息，因為沒有時間讓任何超越這個邊緣的信息足以抵達我們。在宇宙邊界的探索之旅中，最令人震驚的發現之一就是：宇宙正在加速膨脹。這就意味著我們是在失去信息，而不是獲得更多的信息。在未來的某刻，所有的星系將都會超越這個邊界。

時間是另一個問題，牛頓曾認為時間是絕對的。接著愛因斯坦出現了，他發現時間實際上與速度和引力有關。今天，物理學家想知道時間究竟是一種物質、一個維度、還是一種所謂的「湧現現象」——一種我們與宇宙間相互作用導致的結果，才使我們有了流逝的感覺。

人類的意識是另一個偉大的未知。它的存在才讓我們理解意識是一個多麼棘手的問題，我們該如何在自己的大腦上進行實驗。哲學家們一直強調，意識是一個幾乎無法被科學回答的問題，因為就其性質而言，它是如此個人的一件事。我們如何知道另一個人的意識——他的痛苦，他對紅色的感覺......這些和我們感知的是同一樣東西嗎？我們對相同的東西使用相同的名稱，我們甚至可以掃描別人的大腦，看看他的大腦中發生怎樣的電化學活動，但這仍不能回答「他的意識體驗是否與我的一樣」這一問題。

混沌也是知識的邊界。混沌理論告訴我們，能讓我們對此刻產生好的近似的直覺，應該有助於我們對未來也有一個很好的近似。但實際上這是錯誤的，我們無法對一些系統進行預測，因為它們對微小的不準確性極度敏感。小小的偏差都可能導致預測中的巨大差異。

我們似乎已達成一種共識，那就是真正的重大突破已經停止出現，至少目前是這樣。其中一個難題可能是我們難以獲得如此巨大的資金資助，來完成這種程度上的思考模式的轉變。

儘管如此，在這一問題上科學家似乎也分為兩大陣營，一部分認為我們會永久地達到某些極限，還有一部分相信我們永遠不會。在19世紀末的時候，物理學家就曾斷言所有的知識都已經被掌握，接下來所要做的只是對理論的修修補補。隨之而來的卻是徹底顛覆了整個物理學領域的量子力學和廣義相對論。

現在不同的是，我們有了人工智慧，一旦它達到一定的成熟度，或許就能幫助科學向前所未知的方向推進了。康奈爾大學研發的名為 Eureka 的人工智慧（AI）程序，能觀察自然現象中的元素，並能揭示出與它們有關的方程式。這個程序已經好幾次發現了不同的東西，例如之前在生物學中未被識別的細胞操作。還有一些它的發現仍讓科學家感到困惑。或許，人工智慧最終能幫助人類填補理解上的空白，從而讓我們突破已面臨的邊界？

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