纯粹数学令我着迷,正是因为它如此难以接近。我把它想象成一个遥远、寒冷、危险的领域,就像南极洲的哨兵岭一样。那些攀登数学高峰的坚强灵魂似乎是超人。
我曾经问过安德烈·韦伊,一位传奇的数学高峰攀登者,如果很少有人知道他在数论和代数几何方面的成就,更少有人理解它们,他是否会感到困扰。他对这个问题似乎感到困惑。不,他回答说,“这让它更令人兴奋。” 在他的自传中,韦伊说他的工作将他带入“一种清醒的狂喜状态,在这种状态下,一个想法奇迹般地接替另一个想法。”
也许是因为我对数学家抱有浪漫的幻想,所以我对机器可能取代他们这一想法感到不安。我在1993年10月出版的《大众科学》上的“证明的消亡”一文中探讨了这种可能性。我报道说,为了应对数学日益增长的复杂性,数学家们越来越依赖计算机。我问道:“下个世纪伟大的数学家会是硅做的吗?”
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数学家们仍然在为我那篇文章感到不满,即使我描述的趋势仍在继续。剑桥大学的数学家安东尼·博尔德格担心,他的领域可能会像困扰科学研究那样面临“可重复性危机”。博尔德格在The Mathematical Intelligencer中指出,数学家有时接受一个证明,不是因为他们一步一步地检查过它,而是因为他们信任证明的方法和作者。
博尔德格说,鉴于“检查数学论证正确性的难度越来越大”,传统的同行评审可能不再足够。著名的数学家发表了“证明”,这些证明如此新颖和复杂,以至于即使是相关数学领域的专家也无法验证它们。以 2012 年的一项证明为例,其中望月新一 声称已证明数论中的 ABC 猜想。在过去的十年中,数学家们组织了会议来确定望月新一的证明是否为真——但徒劳无功。有些人接受它,有些人不接受。
博尔德格建议,计算机化的“证明助手”将有助于验证证明。微软的研究人员已经发明了一种名为 Lean 的“交互式定理证明器”,它可以检查证明,甚至提出改进建议——就像文字处理程序检查我们的散文中的错误并为我们完成句子一样。Lean 链接到一个已建立结果的数据库。新的数学工作必须费力地翻译成 Lean 能够识别的语言。但是,根据《Quanta Magazine》上的一份报告,通过人工智能的增强,Lean 等程序最终可能会“发现新的数学并找到旧问题的新解决方案”。
一些数学家欢迎数学的“数字化”,这将有助于计算机验证并使数学更值得信赖。另一些人,如哥伦比亚大学的数学家迈克尔·哈里斯,则对此感到矛盾。哈里斯说,计算机辅助数学的进步提出了一个深刻的问题:数学的目的是什么?哈里斯认为数学是“一种自由的、创造性的活动”,它像艺术一样,是为了自身的目的,为了发现和洞察的纯粹乐趣而追求的。
哈里斯并不反对数学本身的机械化。在《Pour La Science》杂志(《大众科学》的法语版)的最近一篇文章中(在此处查看他的部分翻译),哈里斯指出,数学家们已经使用了机械设备,如算盘,数千年了。毕竟,数学家们发明了计算机。
但哈里斯担心,像 Lean 这样的工具会助长数学的“短视”,将其视为一种经济商品或产品,而不是“一种人类存在的方式”。毕竟,像谷歌和国家安全局这样的数学研究资助者主要看重数学的应用。正如哈里斯所说,数学“对于工程、技术、记录保存以及任何涉及预测未来的活动都是不可或缺的。”
我们也重视科学的应用。包括我的作品在内的伤感科学写作暗示,科学的目的是洞察自然。然而,在现代,科学的主要目标是力量。科学帮助我们为了各种目的操纵自然:延长我们的生命,丰富和娱乐我们,促进经济,击败我们的敌人。现代物理学对我们大多数人来说是难以理解的,但是当物理学给我们带来智能手机和氢弹时,谁又在乎呢?
物理学家经常采用功利主义的心态,这体现在口号“闭嘴,计算!”中。据说教授们就是这样告诉那些被量子力学搞糊涂的学生的。传达的信息是,学生应该应用量子公式——例如,通过构建量子计算机——而不用担心它们的含义。斯蒂芬·霍金和马丁·里斯预测人工智能将在物理学中发挥越来越大的作用。如果量子人工智能找到了长期寻求的物理学统一理论,但即使是杰出的弦理论家爱德华·威滕也不理解它,那岂不是很可笑吗?
知识的机械化让人想起中文房间实验。在这个著名的哲学论证中,用中文写的问题被输入到一个房间里的人。虽然这个人不懂中文,但他有一本手册,告诉他如何用另一个字符串回复一个中文字符串,这个字符串代表对问题的适当答案。通过这种方式,房间里的人模仿了对中文的理解。
哲学家约翰·塞尔旨在将中文房间实验作为对机器可以思考的论断的批判。塞尔将计算机比作房间里的人,他们只是机械地处理符号,而不知道它们的含义。数学家和科学家越依赖机器来完成他们的工作,他们就越像中文房间里的人。
几年前,当我提出人工数学家的幽灵时,斯科特·阿伦森,他的工作跨越计算机科学、数学和物理学,责备了我。“有一天可能会,”阿伦森说,“计算机将在数学研究的所有方面取代人类——但也有可能,到它们能够做到这一点时,它们也将能够取代人类从事音乐、科学新闻报道和所有其他事情!”等等,科学新闻报道?绝不可能!
顺便说一句,我的标题“机器应该取代数学家吗?”提出的问题可以说是不着边际的,因为它暗示数学家有选择。更好的问题是机器是否能够取代数学家。我对一些对人工智能的说法持怀疑态度。但是,鉴于自动化背后的强大力量,如果机器能够取代数学家,它们可能会取代,就像它们正在取代司机、银行柜员、旅行社、收银员和其他工人一样。数学家的愿望,例如他们为了自身而追求真理的愿望,可能会变得无关紧要。
未来,数学可能不像遥远的山脉,而更像一家机器人组装汽车的工厂。少数人类技术人员在工厂车间巡视,确保机器人正常工作,但机器人完成了所有繁重的工作。与此同时,拥有工厂——以及可能的未来数学——的人类霸主变得越来越富有和强大。
这是一篇观点和分析文章,作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。