了这样美妙无比的书时，人们的确感到惊喜。我相信，该书会成为一部经
典。
虽然彭罗斯广泛地涉及到相对论、量子力学和宇宙论，其关心的焦点
乃是哲学家所谓的 “精神——身体问题”。几十年来，人工智能专家尽力
说服我们，再有一两个世纪的时间 （有些人已把这时间缩短到五十年！）
电脑就能做到人脑所能做的一切。他们因为受年轻时读到的科学幻想的刺
激，而坚信我们的精神只不过是 “肉体的电脑”（正如马文·闵斯基曾经
提出过的）。他们想当然地认为，当电子机器人的算法行为变得足够复杂
时，痛苦和快乐、对美丽和幽默的鉴赏、意识和自由意志就会自然地涌现
出来。
有些科学哲学家 （最著名者为约翰·西尔勒，他的大名鼎鼎的中文屋
子的理想实验为彭罗斯所深入讨论）强烈地反对这种看法。对他们来说，
电脑和用轮子、杠杆或任何传递讯号的东西运行的机械计算器并没有什么
本质的不同。 （人们可用滚动的弹子或通过管道流动的水流制造电脑。）
因为电流通过导线比其他能量形式 （除了光）走得更快，它就能比机械计
算器更快地摆弄讯号，并因此能承担庞大复杂的任务。但是，一台电脑是
否以一种比算盘更优越的方式 “理解”它的所作所为呢？是的，现代电脑
能以大师的风度下棋。它们是否比一群电脑迷曾经用积木搭成的方格游戏
机 （一种西方的初级游戏）对游戏“理解”得更好些？
彭罗斯的书是迄今为止对强人工智能的最猛烈的攻击。几个世纪以
来，人们就一直反对还原主义者关于精神只不过是已知物理定律操纵的机
器的宣称。但是，因为彭罗斯凭据从前的作者不能获知的资讯，所以他的
攻击更加令人信服。从这本书可以看出，彭罗斯不仅是一位数学物理学家，
而且是一位第一流的哲学家，他毫无畏惧地和当代哲学家斥之为无稽的问
题进行搏斗。
彭罗斯还不顾一小群物理学家的越来越强烈的否定，敢于认可坚定的
实体主义。不仅宇宙是 “外在的”，而且数学真理自身也有其神秘的独立
性和永恒性。正如牛顿和爱因斯坦那样，彭罗斯对物理世界和纯粹数学的
柏拉图实体极其谦恭和敬畏。杰出的数论学家保罗·厄多斯的口头禅是，
所有最好的证明都记载在 “上帝的书”上，数学家偶尔地被允许去瞥见一
页半纸。彭罗斯相信，当一位物理学家或者数学家经历一次突然的“惊喜”
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的洞察，这不仅是 “由复杂计算作出”的某种东西，而是精神在一瞬间和
客观真理进行了接触。他感到惊讶，莫非柏拉图世界和物理世界 （物理学
家已将其溶入数学之中）真的是合二而一？
彭罗斯用了不少篇幅论及以其发现者贝内特·孟德勒伯洛特命名的孟
德勒伯洛特集的著名的类分数维结构。虽然其局部放大在统计的意义上是
自相似的，它的无限地卷旋的模式却以不可预见的方式不断地改变。彭罗
斯 （和我一样）觉得，若有人不认为这一奇异的结构不像喜玛拉雅山那样
是 “外在的”，而且有待人们像探险丛林那样去勘探，那真是不可理喻。
彭罗斯是数量不断增加的一伙物理学家的一员，认为当爱因斯坦说他
的 “小指”告诉他量子力学是不完备时，他并非顽冥不化或昏头昏脑。彭
罗斯为了支持这一论争，把你指引向涵盖众多课题的旅途，诸如复数、图
灵机、复杂性理论、哥德尔的不可决定性、相空间、希尔伯特空间、黑洞、
白洞、霍金幅射、熵、头脑的结构以及许多当代研究的核心问题。狗和猫
对其自身有 “意识”吗？传递物质的机器可能在理论上把一个人好像在电
视影集星际旅行中那样把航空员从上往下地扫描的办法从一处向另一处
运送吗？进化在意识的产生中发现了什么存活的价值？是否存在超越量子
力学的一种水平，它为时间的方向以及左右之间的差别刻上烙印？量子力
学的定律，也许甚至更高深的定律，是否对精神现象具有根本的作用？
彭罗斯对上述的最后两个问题的回答为 “是”。他的著名的“扭量”
理论——在作为空间——时间基础的高维复空间中运行的抽象的几何对象
——因为过于专门化而不能被包括在此书之中。它是彭罗斯花费了超过二
十年的对比量子力学的场和粒子更深刻的领域进行探索的努力。在他对理
论的四种分类，即超等、有用、尝试和误导之中，彭罗斯谦虚地把扭量理
论和现在激烈争论的超弦以及其他大统一方案一道归于尝试类中。
彭罗斯从 1973年起担任牛津大学的罗斯·玻勒数学教授。这个头衔对
他甚为适合。因为W.W.罗斯·玻勒不仅是一位著名的数学家，还是一位业
余魔术家。对数学游戏的强烈兴趣使他写下该领域的英文经典著作 《数学
游戏及漫笔》。彭罗斯和玻勒一样地热心于游戏。他在年轻时发现了一种
称为 《三杆》的“不可能物体”。（一个不可能物体是由于其自相矛盾的
原因而不能存在的立体形态的图画。）他和他的父亲列奥尼，一位遗传学
家，把三杆转变成彭罗斯楼梯，毛里兹·伊歇把它用于两幅众所周知的石
版画： 《升降》和《瀑布》之中。有一天彭罗斯躺在床上，他在“一阵热
狂”之后摹想到了四维空间中的不可能的物体。他说，它是这样的一种东
西，甚至一个四维空间的生物遇到它的话也会惊叫： “天哪，这是什么东
西？”
二十世纪六十年代，当他和朋友史蒂芬·霍金合作研究宇宙论时，做
出了也许是他最著名的发现。如果相对性理论 “一直下去”都是成立的，
在物理学定律不再适用的每一黑洞里必须有一奇点。甚至这一项成就和他
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近年的另一项成就相比较也显得黯然失色，彭罗斯只用两种形状的花砖就
能以伊歇镶嵌的方法把平面铺满，但是这种镶嵌只能采取非周期性的形
式。 （你们可在拙著《彭罗斯镶嵌》中见识到有关这些讨人喜欢的形状。）
与其说他发明了它们，不如讲发现了它们，当时一点也没预料到它们有何
用场。当人们发觉，他的镶嵌的三维形式是物质的奇异的新形态基元时，
不禁大为惊奇。晶体学现代最活跃的研究领域便是探讨这类 “准晶体”。
这也是好玩的数学找到预想不到应用的现代富有戏剧性的事件之一。
彭罗斯在数学和物理上的成就——我只能触及一小部分——源于他毕
生对 “存在”的神秘和美丽保持好奇之心。他的小指头告知他，人脑不仅
仅是小导线和开关的集合。他的序言和跋中的亚当一部分是知觉生命的缓
慢进化的意识曙光的象征。依我看来，他也就是彭罗斯——坐在离开人工
智能领导者第三排的地方——敢于直言人工智能的皇帝没有穿衣服。彭罗
斯的许多看法都富有幽默，但这件事体决不是闹着玩的。
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感谢
我在著作此书时，曾得到过许多人的各种帮助，在此谨表感谢。尤其
是，那些 （特别是参与我所观看过的英国广播公司电视节目的）强人工智
能的提倡者所表达的如此极端的人工智能的观点，在多年以前刺激了我着
手这一规划。 （然而，如果我早知道要完成此书竟要如此辛苦，恐怕当初
就不敢开始！）许多人细读了手稿的小部分并提供了不少改善的建议，我
对他们也表示谢意，他们是：托比·贝利、大卫·德义奇 （他还十分帮忙
地检验了我的图灵机编号）、斯图亚特·罕蒙帕希尔、詹姆·哈特尔、拉
恩·休许斯顿、安古斯·马金泰、玛丽·詹·莫瓦特、崔斯坦·尼丹姆、
特得·纽曼、埃利克·彭罗斯、托比·彭罗斯、沃尔夫冈·林得勒、恩格
尔伯特·叙金和邓尼斯·西阿玛。我尤其鉴赏克利斯托弗·彭罗斯为我提
供的孟德勒伯洛特集的细节以及约纳逊·彭罗斯提供的奕棋电脑的有用信
息。我特别感谢柯灵·伯勒克摩尔、埃利希·哈斯和大卫·胡贝尔，他们
为我审阅了第九章，对于该章的领域我只能算是一个门外汉。正如我所致
谢的其他人那样，他们不对本书的任何错误负责。我感谢国家基金会的支
持，其合同号码为 DMS84－05644、DMS86—06488 （赖斯大学，休斯顿，本
书部分就是根据在该校作的演讲而成的）以及PHY86—12424 （希拉库斯大
学，在该校进行了关于量子力学的有价值的讨论）。我还十分感谢马丁·伽
特纳，他极其慷慨地为本书写前言以及提供一些具体的评论。我最感谢我
亲爱的瓦尼莎，她对好几章进行了细致的批评，提供了许多在文献上的帮
助，在我最使人不能忍受时容忍我，她给了我所极需的深挚的爱情和支持。
FIGURE ACKNOWLEDGEMENTS
THE PUBLISHERS EITHER have sought or are grateful to the
following for permission to reproduce illustration material.
Figs 4.6 and 4.9 from D.A.Klarner(ed.), The mathematcal
Gardner(Wadsworth International, 1981).
Fig.4.7 from B.Grnbaum and G.C.Shephard, Tilings and
Company. Used by permission.
Fig.4.10 from K.Chandrasekharan, Hermann Weyl 1885—1985(Springer,
1986).
Figs.4.11 and 10.3 from Pentaplexity: a class of non—
periodictilings of the plane. The Mathematical Intelligencer, 2, 32
—(Springer, 1979).
Fig.10.4 from Journal of Materials Research, 2, 1—4(Materials
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Research Society, 1987).
All other figures (including 4.10 and 4.12)by the author.
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序言
大会堂里有一个盛大的集会，标志着新的 “超子”电脑的诞生。总统
波罗刚刚结束了他的开幕词。他很高兴：他并不很喜欢这样的场合，对电
脑也是一窍不通，只知道这种电脑即将为他赢得很多时间。制造商们向他
保证，在这种电脑的诸多功能中，它还能代替他为那些他觉得如此厌倦的
棘手的国家问题作决策。想到花费在它上面的金钱的数量，这种事最好是
真的。他期待着能够在他那豪华的私人高尔夫球场上享受玩上许多小时高
尔夫球的快乐——这是在他这小国家里所剩下为数不多的一块有相当面积
的绿地。
亚当觉得置身于那些出席这一开幕典礼的人们之中不胜荣幸。他坐在
第三排，两排前面坐着他的母亲：一个参加设计超子电脑的主要技术人员。
凑巧的是，他的父亲也在那个场合——不过并没有得到邀请，现正在大厅
后面被安全人员团团围住。在最后一分钟，亚当的父亲仍试图炸毁这台电
脑。作为一小群灵魂意识委员会边缘活动分子的自命的 “精神主席”，他
给自己下达了这项任务。当然，他和他所带的所有炸药一下子就被各种电
子的和化学的传感器给盯上了，对他惩罚中的一小部分就是他必须目睹这
场开机运行的仪式。
亚当对他的父母都没多少感情，大概这种感情对他来说也没有必要。
他所有的十三年是在极端的物质奢华中长大的，而这又几乎全部受惠于电
脑。他可以得到他所希望的任何东西，只要碰一下按钮即可：食物、饮料、
陪伴以及娱乐；而且还有受教育，任何时候只要他感到需要——就会由感
人的彩色图像显示来加以说明。他母亲的地位使所有这一切成为可能。
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现在，总设计师正在结束他的发言： “……有10 以上的逻辑单元，
这比组成我们国家中任何人的脑子神经的数目还要多！它的智慧将是不可
想象的，不过幸运的是我们不必去想象，我们马上就有幸亲眼看到这种智
慧：我请我们伟大国家的尊敬的第一夫人，伊莎贝拉·波罗来转动这个开
关，让我们的超子电脑开动运行！”
总统夫人向前走去，有点儿紧张，也有点儿笨拙，不过她还是转动了
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开关。 “嘘”的一声，这10 逻辑单元进入运转时有一丝难以觉察的暗淡
的光，每个人都在等待，不知道期望什么是好。 “现在有没有观众想提出
第一个问题来让我们的超子电脑开始工作？”总设计师问道。每个人都感
到羞怯，生怕在众人面前出丑——尤其是在这个新的上帝的面前。一片寂
静。 “可是必须得有一个人来提问呀？”总设计师请求大家。可是大家都
害怕，似乎感到了一个新的全权的威慑，亚当可没有这种恐惧。他和电脑
一起成长的，他几乎知道作为一台电脑它可能会怎样感觉。至少他自认为
他可能知道，不管怎样，他总是好奇。亚当举起手来。 “呕，好的，”总
设计师说道， “第三排的这位小青年，你要向我们的新朋友提个问题，是
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吗？”
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第一章 电脑能有精神吗？
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引 论
电脑技术在过去的几十年间有了极其巨大的进展。而且，很少人会对
未来的几十年内在速度、容量和逻辑设计方面的伟大进步有所怀疑。到那
时候，今日的电脑将显得正和我们今天看早年的机械计算器那样的迟钝和
初等。其发展的节律几乎是令人恐惧的。电脑已能以人类远远不能企及的
速度和准确性实现原先是属于人类思维的独霸领域的大量任务。我们对于
机器能在体力方面超过自己早已司空见惯，它并不引起我们的紧张。相反
地，我们因为拥有以巨大的速度——至少比最健壮的人类运动家快五倍的
——在地球上均匀地推动我们，以一种使几十个人相形见绌的速率挖洞或
毁灭抛弃的建筑的装备而感到由衷的高兴。机器能使我们实现我们过去在
体力上从未可能的事，真是令人喜悦：它们可以轻易地把我们举上天空，
在几个钟头内把我们放到大洋的彼岸。这些成就毫不伤害我们的自尊心。
但是能够进行思维，那是人类的特权。正是思维的能力，使我们超越了我
们体力上的限制，并因此使我们比同伙生物取得更加骄傲的成就。如果机
器有朝一日会在我们自以为优越的那种重要品质上超过我们，那时我们是
否要向自己的创造物双手奉出那唯一的特权呢？
机械仪器究竟能否思维的问题——也许甚至会体会到感情，或具有精
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神——不是一个什么新问题 。但是，现代电脑技术时代的来临赋予它新
的冲击力甚至迫切感。这一问题触及到哲学的深刻底蕴。什么是思维？什
么是感觉？什么是精神？精神真的存在吗？假定这些都存在，思维的功能
在何种程度上依赖于和它相关联的身体结构？精神能否完全独立于这种结
构？或许它们只不过是 （合适种类的）身体结构的功能？无论如何，相关
结构的性质必须是生物的 （头脑）吗？精神——也能一样好地和电子设备
相关联吗？精神服从物理定律吗？物理定律究竟是什么？
这些都被包括在本书我要试图探索的问题之中。要为这么崇高的问题
寻求确定的答案当然是无理的要求。我不能提供这个答案：虽然有些人想
用他们的猜测强加于我们，但在实际上，任何人也做不到。我自己的猜测
在本书后头将起重要作用，但是我要清楚地把这些猜想和坚实的科学事实
区分开来，并且我还要把这些猜想所根据的原因弄清楚。我不如这么说好
了，有关在物理定律、数学性质和意识思维的结构之间的关系引起了某些
显然全新的问题，我陈述了以前从未有人发表过的观点。这不是我三言两
语即能足以描述的观点，因此需要写这么长篇幅的书。但是简略地讲，也
许这样会引起一点误会，我至少能说，我的观点认为，正是我们现在对物
