一年下来，全球领袖系列才读了一小半，还有一大半今年也未必能读完，flag坠地，已不能重新立起来。厚脸皮说一句，来日方长！书可以慢慢读。 今天这个书单先放放，聊一聊神人Stephen Wolfram 和他的万物理论。
本号曾经翻译过一篇Stephen 的文章AI 伦理学(By Stephen Wolfram)， 这篇文章里其实已经简单叙述了Stephen 的主要思想， 也就是所谓的计算宇宙： 利用一些简单的规则， 通过计算就可以产生非常复杂的模式。对于人类或者人类的智能来说，我们建立的全部知识体系只是概念和概念之上的作用模式。因此从计算/智能角度来看，足够复杂的计算模式和我们的现实物理宇宙是等价的。
跟计算宇宙紧密联系的是著名的哲学问题—缸中脑猜想： 也就是我们的现实世界是不是模拟出来的。一提起虚假世界，大家都会想到Matrix这个系列电影。年初刚上演的电影Matrix 第四部用预告片吊足了胃口，然而实际内容过于掉链子，基本是前几部的回忆。但是Matrix这个系列的设定很棒，你所认为的真实，很有可能是假的，是模拟的出来的。
事实上，按照当前科学对人脑智能的理解， 大脑作为意识的承载器官或者神经系统的中枢，是由一百多亿个神经细胞组成的聚合体。这些神经细胞接收的全部外部信号，只是沿着细胞突触传输而来的电脉冲。不管是眼睛看到的鲜活世界，耳朵听到的美好音乐，还是嘴巴品尝到的美食，在感受器官之后，统统变成了这一串串电脉冲送给大脑。 而大脑中处理这些电脉冲的基本单元没有任何差别，只是新皮层（大脑皮层的一部分）中的一个个皮质柱单元。理解视觉的那部分皮质柱只是碰巧连接了视觉皮层送来的信号而已，如果把这部分皮质柱连接到听觉神经，它们就能变成处理听觉的皮层。不同功能的大脑皮层，适应并学习了不同信号的内在概念和模式。 这里暂且回避怎么从认知上升到到意识，因为还有各种不同派别的争论。 仅就这些认知部分来说，如果能够模拟电脉冲，理论上大脑无法区分自己是不是在缸里。
Stephen在写AI伦理学的时候，就在思考怎么通过计算来模拟现实世界了。转眼之间，6年过去了。Stephen 又往前迈了一大步， 他现在试图通过计算生成一个实际物理世界，目标是让这个生成的物理世界中也包括我们现实世界中同样的物理规律，这样可以认为是与现在生活的现实宇宙完全等价的计算宇宙。
Stephen的思路一如既往，从简单的计算规则出发，通过计算逐步计算生成建立一个物理系统所需要的一切：时间，空间，各种物理规律。相关内容在https://www.wolframphysics.org/ 这个网站
这里介绍一下Stephen的基础想法。 费曼物理讲义一开篇就假设了一个场景，如果世界发生重大灾难，我们只有一句话的科学知识能留给后人，那么这应该是什么? 他的建议是原子理论：所有的物质都是由原子构成，原子是不停运动的微小粒子，离得远一些的时候互相吸引，离得近的时候互相排斥。费曼随后解释仅凭这一条，就能导出很多很多物理规律。
同样，要用计算模型模拟宇宙，我们也可以从计算的基本单元-原子出发，定义原子的自身属性， 定义原子之间相互作用的规则，然后就可以得到一个“宇宙”了。
Stephen最早喜欢玩的是一维的格子计算世界，其实就是元胞自动机。原子是排成一串的格子，原子只有黑白两种状态， 根据当前格子和邻近格子的状态，我们可以预测下一个时刻的状态，如果我们把下一个时间的状态画在当前状态的下面，就能得到一个格子的二维图，如果一开始只有一个黑格子，这个图可能就像金字塔一样。 比如下面这个规则：
每三个相邻格子是一组， 一共可以有2^3=8 种状态。就像上面那张图里的8种状态，对每一种状态指定一个结果，就构成了一个演化规则，我们把演化后的结果画到下一行，从一个黑格子出发，就长这样。
继续迭代会变成这样
通过简单规则形成了复杂的结果，以上工作在AI 伦理学里已经提过了。
现实物理世界是三维的，不能光玩这么简单的一维格子，但上来就搞三维格子有点复杂。这一次Stephen玩起了图。比如一张有向图：
这个图有4个原子节点，有4条边，给每个节点编个号，写下来是这样 ｛4，1｝，｛1，2｝，｛1，3｝，｛2，3｝
在此基础上可以定义演化规则，｛x,y｝->{x,y},{y,z}.
这里引入了一个新的节点。从最简单的两个节点一条边出发，迭代两步会是这样，注意第二步分别在两条边上各应用这个规则一次，导入了两个新的节点
这个规则不停玩下去会得到什么呢？
一棵不停分叉的树！这看着很简单。但是稍微复杂一点的游戏，反复玩下去会有让人惊奇的结果。比如：
{{x, y, z}, {u, y, v}} -> {{w, z, x}, {z, w, u}, {x, y, w}}，玩1000次
请注意，实际模型里只有节点和边，这个图也是根据某种规则画出来的图像，同一张图，不同的可视化办法，可以画出看起来很不一样的图。Stephen用的工具是专门设计好画这些漂亮图的。下面是更复杂一点的例子，一个规则迭代2000步的结果。
实际上这些节点和节点之间的关系，对应着不同的维度。这里涉及到分数维的概念，就不展开了。 总之Stephen认为，这就是空间的来源，而时间对应的就是节点演化的规则。啊！就这么简单？
其实通过这么简单的规则演化，已经可以得出一些非常复杂的结果。特别需要注意的是：规则是同时应用在所有节点上的（原子属性），看上去生成的结构是应该是第一个图那样不停分叉的树。但实际上规则应用的结果是可以“合并的”，沿着不同的路径，会得到同样的结果。
换句话说，时间是分叉的，不同选择有不同路径，然而有时又是殊途同归的，不同的选择还是得到同样的结果。
为了把殊途同归这件事情说的更清楚，还是回到一维世界，这次我们不玩黑白格子，玩字母。
一个简单的例子 ， A->B, B->AB
这个简单，复杂一点的， A->BBB， BB->A
沿着时间的方向，状态在不停分叉合并：第三步就分叉了，第四步又合并了。Stepen给这个现象起了个高大上的名字：因果不变性。
Stephen 认为计算宇宙可以从一个小的节点（原子）图开始（宇宙大爆炸），不停的应用规则（时间演化）逐渐扩展，根据预设的规则，这种扩展可以是发散的（膨胀宇宙理论）。同时生成的节点边界就是宇宙的边界（有限宇宙），节点一步步扩展，扩展的最大速度就是光速。节点演化分叉和合并形成了结构孔洞（黑洞），按照规则可以导出特定的分叉合并（量子态）。 篇幅所限，不再展开了。
因为简单的规则可以生成各种复杂的结果，这些结果有不同的维度。要模拟现实的物理世界，需要找到一个能够生成稳定三维空间结果的演化规则，同时这个规则还应该能导出现实物理世界的各种常数和模型。
有没有办法找到这么一个规则？现在的答案是没有。 在Stephen看来，这个规则不应当太复杂，甚至通过穷举都能早晚发现。他对此一向乐观，观点仅供参考。
Stephen 最近的文章认为，他的计算模拟物理项目，揭示了物理和数学之间的深层对应关系。每个物理现象都对应特定的数学结构，他发明了个单词叫Ruliad专指这种结构。 因为数学的形式看起来跟物理很不一样，也只有Stephen敢这么说了，毕竟他是靠数学赚了大钱的人。
本文只是粗浅介绍了Stephen的基本思路，跳过了很多精彩内容， 感兴趣的读者建议还是去看看原文。
回到文章的开始， 眼前这个五光十色的复杂世界就是靠简单的规则生成的吗？人类的智能为什么能够“理解”（模型化）这个复杂的世界呢？ 当代科学的进步早就不是人类个体能掌握的了，每个科学前沿的研究者只掌握自己领域的特定知识，还存在个体能够理解的万物理论吗？就算有了万物理论，能够通过计算来模拟一切吗？ 这些问题都还没有答案。
以上。