关于观测、测量

数据采集、设备/设施监测做得多了,有时会“细思极恐”。“恐”来自于理论上讲,其实所有的测量/观测都是近似、简化,甚至片面。

数学大咖Stephen Wolfram认为(Observer Theory),我们不是被动的观察者,而是构造现实的“信息压缩器”。我们之所以看到一个“规律的宇宙”,正是因为我们用“有限计算”的方式不断在无穷复杂的Ruliad(Stephen Wolfram创造的新术语,指“所有可能规则的总体演化集合”)中取样、等价与简化。

人类知识空间中,万物尽头都是数学和哲学。🤔


ChatGPT对Stephen Wolfram所撰文章Observer Theory的总结,供参考:

该文从计算宇宙论和观测者视角出发,构建了一个极具哲学意味的“观测者理论”(Observer Theory),将人类主观体验与宇宙的物理和数学结构结合起来,形成一套统一的理论框架。

一、观测者的本质与角色

Wolfram 指出,我们长期以来习惯将科学理解为一种“客观”的行为,但实际上任何一种科学理解都是从“观测者”的视角出发的。观测者的本质,就是将现实世界的巨大复杂性,压缩为某种有限理性的“内部印象”。这种印象既包括感官对世界的感知,也包括通过仪器测量所获得的结果。

观测的关键在于“等价化”(equivalencing):观测者将大量不同的外界状态视为相同,从而实现信息压缩。例如,看见一张图像,我们不关注每个光子的状态,而是形成一个对场景的整体认知。

二、观测的操作机制

文章进一步指出,无论是人类感官还是技术设备,其本质都是对大量输入信号进行聚合,从而输出一个简化的“状态”:

  • 例如通过视觉系统,光子撞击视网膜生成电信号,传导至大脑,进而演化为对物体的“识别”。
  • 测量气体压力,本质上是气体分子撞击活塞导致的总力作用——这些微观事件被聚合为“压力”这一宏观变量。

观测系统内部必须具有比外界更强的耦合性,才能实现聚合功能,即内部系统必须能“吸收”或“整合”外部扰动。观测行为常表现为“吸引子演化”——多种状态聚合成相同的最终状态。

三、观测构造现实

Wolfram 强调,我们所谓的“现实”其实是由观测者根据其自身能力、限制和假设构造出来的。例如:

  • 在流体力学中,我们无法追踪每个分子的运动,于是通过压缩这些信息,构造出“连续介质”和“流体动力学”作为“现实”。
  • 在空间的构造中,我们的物理认知来自于我们作为“计算受限观测者”所能看到的连续结构,而不是底层的离散网络。
四、量子力学视角下的观测者

在 Wolfram 的物理项目中,宇宙状态的演化不是单一线性序列,而是一个“多路径图”(multiway graph),存在着多种可能历史路径的分支。在这里:

  • 观测者本质上无法追踪所有分支,只能“等价化”这些多路径,形成唯一的历史线程。
  • 所谓的“量子塌缩”并非某种神秘现象,而是我们将多个历史路径合并成一个“宏观现实”的过程。

换言之,量子力学中的不确定性和观测塌缩,是观测者自身限制与“多路径现实”之间互动的结果。

五、抽象世界的观测者

Wolfram 进一步推广“观测者理论”至数学和语言:

  • 在数学中,观测者不是跟踪底层“符号元”(emes)和形式公理,而是等价化为高阶概念,如实数、拓扑空间、范畴等。
  • 语言中的“词汇”本质上是对无数神经元激发模式的聚合与等价化,从而实现可传播、可解释的“内部印象”。

这说明观测者不仅仅构造了物理现实,也构造了数学与语言世界。

六、观测者的假设与限制

文章强调,我们对自己作为观测者的角色做出了诸多默认假设:

  1. 时间上的持续性:我们相信自己“连续存在于时间中”;
  2. 空间上的稳定性:我们假设自己是在某个固定位置观察;
  3. 自由意志:我们假定自己能做出自主决定和实验;
  4. 符号化能力:我们相信可以用有限符号系统表达无限现实。

这些假设塑造了我们理解宇宙的方式,也构成了观测者理论中的先验条件。

七、观测的成本与过程

传统科学常将观测简化为“黑箱输出”,但在观测者理论中,观测本身是一个有代价、有计算过程的行为。例如:

  • 判断图像中有无猫,需要神经网络等价化大量像素,耗费时间与能量。
  • 在量子计算中,“观测者”的行为相当于合并多个量子路径,付出的计算代价与分支的复杂性成正比。

Wolfram 倡导用“吸引子动力学”、“信息压缩”等形式模型,正式刻画观测行为的成本结构。

八、Ruliad 与一切的统一

Ruliad 是 Wolfram 提出的“全计算宇宙”的极限集合,由所有可能的计算演化所组成。在这个框架下:

  • 观测者本身就是 Ruliad 中的一部分;
  • 不同位置的观测者对 Ruliad 的采样不同,从而形成不同的“现实”;
  • 存在某些可共享的“结构”,这些就是我们发现的“自然法则”。

粒子、黑洞、概念、语言、符号等都可以视为在 Ruliad 中稳定传播的“结构性观测单元”。

九、总结:观测者的宇宙与统一理论的基础

Wolfram 的“观测者理论”是其计算宇宙观的关键组成部分,它将:

  • 主观体验与物理规律联系起来;
  • 数学、语言、符号、感知等看似不同的领域统一于“等价化”过程;
  • 从观测者视角出发,解释了为何物理世界呈现为某种形式,量子现象为何“塌缩”,为什么存在“自由意志”等深层问题。

在这种理论中,我们不再是被动的观察者,而是构造现实的“信息压缩器”。我们之所以看到一个“规律的宇宙”,正是因为我们用“有限计算”的方式不断在无穷复杂的 Ruliad 中取样、等价与简化。

这是一种将主观与客观统一、意识与物理统一、语言与数学统一的根本方法论。


关于Ruliad

“Ruliad” 是 Stephen Wolfram 创造的一个新术语,它源于英文单词 “rule” 加上类似 “-iad” 这种表示集合或宇宙的后缀,用于指代“所有可能规则的总体演化集合”。

根据其定义和语境,“Ruliad” 可翻译为“规则全体宇宙”“规则之全宇”,也有较口语化但仍准确的译法为:

  • 规则之海(强调其无限多样性)
  • 规则宇域(结合“宇宙”与“域”的概念)
  • 全规则演化体(强调它是所有可能计算规则所生成状态的集合)

不过,最贴切、在哲学与物理语境下都兼容的推荐译法是:

规则宇宙体

这个译法兼顾了其作为“包含所有可能基于规则的计算演化结构”的含义,也保留了 Wolfram 想用“ruliad”统一物理、数学和认知世界的雄心。

在文中你可以这样理解“Ruliad”:

Ruliad 是所有可计算规则的总和,是一个包含所有可能演化路径与结果的宇宙整体。我们每一个观测者,都只是在这个巨大的规则宇宙体中,从自己的位置出发,对其进行了有限的“采样”与“等价压缩”,从而形成了我们所谓的“现实”。

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