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SIMPLICITY
論簡單

弗蘭克·維爾切克(Frank Wilczek)

2004年諾貝爾物理學獎得主,麻省理工學院理論物理學家,著有《存在之輕》(The Lightness of Being)。

們所有人對“簡單”的含義都有一種直覺。在科學的世界里,“簡單”通常帶有褒義。相比繁復冗雜的長篇大論,我們更傾向于簡單明了的闡釋,因為它更自然、更全面、更可靠。我們都厭煩周轉圓(即前文中提及的“本輪”),也憎惡一堆例外和特殊狀況。但是我們能否再邁出關鍵的一步,把關于簡單的直覺重新定義為精準的、科學的概念呢?天地間是否存在一個獲取“簡單”的簡單核心呢?“簡單”這個概念能否被量化和測量呢?

每當思考重大的哲學問題時,我都力求達到精益求精,而其中我最心儀的一個技巧,便是力求用計算機可以理解的方式來構建問題。通常這屬于一種分解的方式,這樣做能夠迫使你保持清醒,一旦撥開迷霧,你將發現所謂的重大哲學問題已經隨風而逝、不復存在。然而,在獲取簡單的本質時,這個技巧已被證實為具有創造性了,因為它直接引領我在信息數學理論領域獲得了一個簡單卻又意義深遠的理論,對長度進行描述的概念。該理論在科學文獻中有若干不同的叫法,包括演算熵(algorithmic entropy)和柯爾莫哥洛夫–斯米爾諾夫–蔡廷復雜度(Kolmogorov-Smirnov-Chaitin)。理所當然地,我本人選擇了最為樸素簡單的那個叫法。

盡管對長度進行描述本質上是對復雜度進行的一種測量,但究其目的,亦有其益。因為我們可以定義簡單與復雜互為對立,或用數字的表現形式定義簡單與復雜互為相反數。如果使用一臺計算機來計算某事的復雜度,我們必須將“某事”以一種計算機可處理的形式呈現出來,也就是必須將其轉化為一個數位文檔,也就是由若干0和1所組成的字符串。這是一個很有用的約束,舉個例子,我們都知道電影是以數據文件的方式呈現的,因此我們能夠對一部電影里所呈現的任何事物的簡單性進行探索。由于我們的電影可能是關于記錄科學觀測或實驗方面的,因而我們能夠對一個科學闡釋的簡單性進行提問。

當然,充滿趣味性的數據文件或許相當龐大,但誠實地講,龐大的文件并不需要有多復雜。比如,一個包含數萬億個0而無其他數據的文件一點都不復雜。簡而言之,描述長度的理論就是指一個文件,一個將復雜信息通過最簡單的形式呈現的文件。或者,用計算機術語來解釋,一個文件的復雜度,就像它從零開始運行的最短程序那般復雜。綜上,“簡單”可被定義為具有精準性、廣泛適應性和數字可量化性的特征。

簡單具有一條令人印象深刻的優點,即它點亮和啟發了若干引人注目、成就功業的認知。譬如在理論物理學中,我們力求用精簡卻又強大的定律來總結海量的觀測和實驗成果。換言之,我們一直在不停地編寫可以詮釋這個世界最簡單的程序。準確地說,理論物理學是對簡單進行求索的一門學科。

接下來我們要適時增加“對稱”概念,它是物理學定律的一個中心特征,是“簡單”的強大助推器。如果我們要研究空間-時間轉化下的對稱性定律,即這些定律適用于任何時間、任何地點,那么我們就不需要再為遙遠宇宙的某處或不同歷史時期推演出新定律,就能夠讓這個世界的程序簡短精煉。


◎ 由簡入深:一個簡短精煉的程序最終展開為豐富的推算,其必須能夠支撐起邏輯和演算的長鏈條,此為深度的本質。

◎ 由簡達雅:最簡短精煉的程序只蘊含真理。每一組比特都發揮著作用,否則我們就刪除程序使其更為簡短。程序里的每個不同的內容都將在一起順暢平穩地運行,最終實現由少至多。在我看來,世間最為優雅的過程,便是遵循DNA的程序,把一個受精卵最后培育成一個嬰兒。

◎ 由簡至美:正如我們看到的那樣,簡單造就了對稱,這是體現其優雅的一個方面。實際上,對稱兼具深邃與優雅。


正如我們所正確領悟到的那樣,簡單詮釋了深邃、美妙、優雅的科學理論。

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