《皇帝新脑》对电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学以及哲学进行了广泛的讨论，体现了作者向哲学上*问题精神-身体关系挑战的大无畏精神。书中充满了天才般的猜测，重新衡量相对论和量子理论，以及对现代物理及人工智能的新看法。
这是一本思想深刻的杰作，它阐释科学论题的新方式令人眼前为之一亮。作者彭罗斯是当今倍受推崇的数学家兼物理学家。
作者在该书中对精神意识这一论题涉及的学科进行了系统的介绍，并且提出了自己独到的观点。这对于人工智能发展有很好的启迪作用。
2018年新版的《*推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。
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前 言
许多伟大的数学家和物理学家觉得，要写一本外行能理解的书，如果不是不可能的话，也是非常困难的。直到今年，人们也许还认为，罗杰彭罗斯，这位世界上最博学和最有创见的数学物理学家之一，也属于这个范畴之内。我辈读过他的非专门性的文章和讲演的稍微了解一些底细。尽管如此，当发现彭罗斯在他的研究之余花费大量时间为见多识广的外行写下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。
虽然彭罗斯的著述广泛地涉及相对论、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（有些人已把这些时间缩短到50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（正如马文闰斯基曾经提出过的）。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、杠杆或任何传递信号的东西运行的机械计算机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计算机）。因为电流通过导线比其他能量形式（除了光）走得更快，它就能比机械计算机更快地摆弄信号，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（一种西文的初级游戏）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，因为彭罗斯凭借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（物理学家已将其融入数学之中）真的是合二为一？
彭罗斯用了不少篇幅论及以其发现者贝内特芒德布罗命名的芒德布罗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，它的无限地盘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马拉雅山那样是外在的，而且有侍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争论，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、霍金辐射、炳、脑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系列片《星际旅行》中那样把宇航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是是。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算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20多年对比量子力学的场和粒子更深刻的领域进行探索的结果。在他对理论的4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板画《升降》和《瀑布》之中。有一天彭罗斯躺在床上，他在一阵狂热之后摹想到四维空间中的不可能物体。他说，它是这样一种东西，甚至一个四维空间的生物遇到它的话也会惊叫：天叼，这是什么东西？
20世纪60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。不过，甚至使这一成就黯然失色的是他近年的另一项成就：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，不如说发现了它们，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体的奇异的新形态基元时，不禁大为惊奇。现代晶体学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。他的小指头告诉他，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感，但这件事体绝不是闹着玩的。
马丁·伽特纳
罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)，英国数学家兼物理学家，从1973年起担任牛津大学的罗斯·波勒数学教授，是全世界公认的很博学和有创见的科学家、思想家、哲学家。彭罗斯教授与史蒂芬·霍金教授曾合作研究黑洞及引力，并于1988年共获沃尔夫物理奖。
译者介绍：
许明贤，1947年出生于上海，1968年毕业于清华大学无线电系，之后任教于中国科技大学。
吴忠超，1946年出生于福州，1968年毕业于中国科技大学无线电系，并任教于该校。1984年在霍金教授指导下，获得剑桥大学博士学位。
目录：
题献
敬启读者
译者序
前言
感谢
序言
第一章 电脑能有精神吗
引论
图灵检验
人工智能
用人工智能得到快乐和痛苦
强人工智能和西尔勒中文屋子
硬件和软件
第二章 算法和图灵机
算法概念的背景
图灵概念
数据的二进位码
撤屈一图灵主题
不同于自然数的数
普适图灵机
希尔伯特问题的不可解性
如何超过算法
撤屈的拉姆达计算法
第三章 数学和实在
托伯列南国
实数
有多少个实数
实数的实在性
复数
孟德勒伯洛特集的构成
数学概念的柏拉图实在
第四章 真理、证明和洞察
数学的希尔伯特规划
形式数学系统
哥德尔定理
数学洞察
柏拉图主义或直觉主义
从图灵结果到类哥德尔定理
递归可列集
孟德勒伯洛特集是递归的吗
一些非递归数学的例子
孟德勒伯洛特集像非递归数学吗
复杂性理论
物理事物中的复杂性和可计算性
第五章 经典世界
物理理论的状况
欧几里得几何
伽利略一牛顿动力学
牛顿动力学的机械论世界
撞球世界中的生活是可计算的吗
哈密顿力学
相空间
麦克斯韦电磁理论
可计算性和波动方程
洛伦兹运动方程：逃逸粒子
爱因斯坦和彭加莱狭义相对论
爱因斯坦广义相对论
相对论因果性和决定论
经典物理的可计算性：我们的立场如何
质量、物质和实在
第六章 量子魔术和量子神秘
哲学家需要量子理论吗
经典理论的问题
量子理论的开端
双缝实验
概率幅度
粒子的量子态
不确定性原理
U和R演化步骤
粒子同时在两处
希尔伯特空间
测量
自旋和态的黎曼球面
客观性和量子态的可测量性
复制量子态
光子自旋
大自旋物体
多粒子系统
爱因斯坦一玻多尔斯基一罗逊矛盾
光子实验：相对论的一个问题
薛定谔方程；狄拉克方程
量子场论
薛定谔猫
现存量子理论的不同看法
何处出了差错
第七章 字宙论和时间箭头
时间的流逝
熵的无情增加
什么是熵
第二定律在起作用
宇宙中低熵的起源
宇宙论和大爆炸
太初火球
大爆炸能解释第二定律吗
黑洞
空间时间奇点的结构
大爆炸是何等特殊
第八章 量子引力的寻求
为什么需要量子引力
魏尔曲率假设的背后是什么
态矢量缩减的时间不对称
霍金盒子：和魏尔曲率假设的一个关联
态矢量何时缩减
第九章 真实头脑和模型头脑
头脑实际上是什么样子的
意识栖息在何处
头脑分裂实验
盲视
视觉皮层的信息加工
神经信号如何工作
电脑模型
头脑可塑性
并行电脑和意识的一性
量子力学在头脑活动中有作用吗
量子电脑
超越量子理论
第十章 精神物理的寻求
精神是做什么的
意识究竟是做什么的
算法的自然选择
数学洞察的非算法性质
灵感、洞察和创造性
思维的非言语性
动物意识
与柏拉图世界的接触
物理实在的一个观点
宿命论和强宿命论
人择原理
镶嵌和准晶体
与头脑可塑性可能的关联
意识的时间延迟
时间在意识知觉中的奇怪作用
结论：孩子的观点
跋
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