王飞跃的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/王飞跃

博文

从平行宇宙到平行管理系统PMS:ERP之后的量子力学方案?

已有 11450 次阅读 2007-11-2 17:26 |个人分类:随思走笔|系统分类:科研笔记

上个世纪之始,光的波动和黑体的辐射终于“烤制”出量子力学。这一理论不但宣告了现代物理学的到来,也开启了人类思维和意识的新纪元:牛顿力学不再神圣,确定性不复存在。那么,理性还存在吗?冲击巨大,各种关于量子力学的解释理论也应运而生,迄今著明的教科书能查到的已近20余个。其中早期、也是最为经典的,就是1927年玻尔和海森伯格的哥本哈根解释——它是在波恩标准的概率假说基础上提出的,认为量子世界在本质上是不确定的,只能通过概率来描述,任何对量子状态的测量过程只能是随机地“抓住”其波动函数所允许的可能状态之一。这一解释显然使许多人从哲学到信仰上都无法接受,就连爱因斯坦也表示反对,称“上帝不跟宇宙玩掷骰子(God does not play dice with the universe)”,他认可的是更合乎常识的统计解释。今天,哥本哈根解释仍然是多数物理学家的共识。

 

在为研究解释量子力学所设计的许多“思想实验(Thought Experiments)”中,最为著名的就是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔的“猫”。通俗地讲,就是一个在密封盒子中的猫,能够处在一种既死又活的“叠加”状态。可一旦打开这个盒子,就神不知鬼不觉地发生了“叠加塌陷”,专业术语就是“波函数塌陷”,结果你就只能发现一只死猫或一只活猫,永远看不到那只“死去活来”又死又活的猫了。为什么?因为打开盒子的动作干扰了量子状态,使得原来“纯洁”的量子世界一去不复返。听起来像神话?但大物理学家们告诉你这决非神话,是实实在在的科学,而且还是“创新型”的先进学说。不信?薛定谔还因他的量子波动方程得诺贝尔奖了。

 

但既死又活的猫确实令人心烦。因此,50年前,美国普林斯顿大学的一位博士生休斯·爱沃瑞特(Hugh Everett)发表了量子力学的多重世界(Many-Worlds)解释,即平行宇宙(Parallel Universes)假说。爱沃瑞特的理论,不仅是革命性的,而且还是骇人听闻的,比“薛定谔的猫”更离谱!以至震惊“无”余,烦都没有心思烦了。为什么?如果平行宇宙是正确的,那么此时此刻,在宇宙的某一个角落,正有一个同样的你,正好也在读这篇文章,不但周围环境完全相同,而且连眼里看到的心里想到的也一模一样丝毫不差!幻想吗?看来庄子的蝴蝶梦是千真万确的,可惜不肖子孙后来发明的只是能看风水的指南针之类,非“玄之又玄”纯思维的薛定谔之偏微分方程和平行宇宙思想。科学?哲学?神学?有意思的是,爱沃瑞特出生于,就是同一天,爱因期坦在Berliner Tageblatt发表了《关于宗教与科学》的著名文章。而且,爱沃瑞特在12岁时就给爱因斯坦写信,问到底是一些随机的还是统一的东西把宇宙弄在一起。,爱因斯坦回信道:“亲爱的休斯,你好!没有一个不可抗拒的力量或者一成不变的物体。但是,却有一顽固的少年已经胜利地冲出他自己为此目地所制造的奇难怪异。Dear Hugh: There is no such thing like an irresistible force and immovable body. But there seems to be a very stubborn boy who has forced his way victoriously through strange difficulties created by himself for this purpose)。”

 

50年后的今天,爱因斯坦的戏言成真:当年的那个“顽固的少年已经胜利地冲出他自己为此目地所制造的奇难怪异”。现在许多主流的物理学家已相信,只要量子力学是正确的,只要宇宙是无限的,那么平行宇宙就是千真万确的,而且至少还有从简单到数学四个层次的平行。更有甚者,德国的一位物理学家把爱沃瑞特的多重世界扩展成为多重思维(Many-Minds)的假说。1982年爱沃瑞特英年早逝,同事考德威尔(Caldwell)痛切地追忆道:“有人曾评论说休斯·爱沃瑞特应该被宣告为‘国家智慧之源’,并给予他需要的所有时间和资源去发展新的理论。”(Someone once noted that Hugh Everett should have been declared a‘national resource’,and given all the time and resources he needed to develop new theories)”。说不定继续研究下去连传说中头上的九重天界、脚下的十八层地狱都是真的!今年7月的《自然》杂志,特出专刊纪念爱沃瑞特平行宇宙假说发表50周年。专刊中,不但有科学文章,还列有许多相关的科幻小说,有些小说甚至还发表在爱沃瑞特的博士论文之前。

 

自己与平行宇宙理论相遇,实出偶然。2003年应邀为《天遇——混沌与稳定性的起源》写书评《人间的天遇:从渴求稳定到遭遇混沌》时,还额外得到伽莫夫的名著《从一到无穷大:科学中的事实和臆测》,故而又“额外”写了一篇《何时从无穷大到一?》的书评,其中曾有:“说不定现时现刻在伽莫夫‘臆测’的宇宙某个角落里的另一种生命正在讥笑人类:‘唉,进化了这么多年,人口都超过了60亿,可还是连?3(第三类无穷大)都数不到,蠢啊!’”的感叹。一位同事,也是研究宇宙学的著名学者看过后,建议我看一看平行宇宙方面的文章。万幸我遵从了他的建议,网上一查,立即找到了Max Tegmark发表于20033月号的《科学美国人》(Scientific American)的“Parallel Universes”。读后惊叹之余,突然想到这与自己正在从事的复杂系统计算方法的研究有着内在且深刻的联系。之后短短的几天里,迫使我重新审视认识人工社会、计算机仿真和自适应控制等方法,初步形成了以人工系统建模,以计算实验分析,以平行执行控制和管理复杂系统三步曲的想法。2004年,陆续发表了相关的文章,但那时自己并没有放开写,主要是由于好多想法并不成熟,不想引起不必要的争端。

 

简单地说,我们还无法确定爱沃瑞特的平行宇宙是否正确、是否存在,但他的理论为我们管理和控制复杂系统开辟了一条新的思路,就是利用人工社会甚至人工世界,在信息空间里构造平行宇宙。换言之,人工社会就是平行宇宙在计算机中的虚拟实现,也是在网络空间之Cyber-Physical结构中的虚实呈现。它们与物质精神的自然社会同构并映,构成研究和处理复杂问题的平行系统。进一步,物理学家用他们聪明绝顶的人脑设计了各种各样的“思想实验”来研究验证平行宇宙和其它的量子力学解释,而计算机号称“电脑”,所以就可以利用“计算实验”来分析其所“培育”的人工社会和对应的平行系统,从而在另外的世界中克服对复杂系统问题,特别是涉及人的复杂问题无法进行实验的根本性困难。

 

实际上,书本中的“人工社会”更多更古老。从古代的“大同世界”,“理想国”,“桃花源”和乌托邦,直到近代各种各样的社会理论都可以视为“人工社会”的蓝图,它们存于我们的脑海,与现实社会并行互动,并指导着我们把现实向“人工社会”转化,甚至有时还通过血腥的方式和残酷的手段来进行这样的转化。在正常的现实社会条件下,政府宣传提倡的模范组织、先进个人之类,还有不同宗教所宣扬的“善行义举”,也都可以看成是“平行组织”或“平行人物”的企图。人工社会或人工系统所进行的,其实就是把人们脑中和现实社会里的“平行意图”和“平行行动”移到计算机中,放在网络空间里而已。在现实系统和人工系统所构成的平行系统的基础上,我们就可以实行对复杂系统的学习与培训、实验与评估、控制与管理,实现虚实运行的平行执行。最终,系统化、综合化、科学化地组织使用这些手段,形成复杂过程运行的平行管理系统(Parallel Management Systems, PMS)理论与方法。

 

平行管理的设想不但与量子力学有着内在的联系,特别是与第四层次的平行宇宙直接对应,而且,这种做法还有着相应的哲学基础。上世纪最杰出的哲学家之一波尔普曾经提出了人类知识的“三个世界划分”概念,即知识的物理世界、知识的心理世界和知识的人工世界。所谓人工世界,就是“表示或阐明的(Expressed or Stated)世界”,差不多就是人类语言所描述的世界,因为语言中的许多事物和概念是人为构造或理想化的,在自然界并不存在。人工世界又被进一步分为:世界3.1,在物理世界有相对应但不存在的人工物品;世界3.2,在心理世界有相对应但不存在的人工情感;世界3.3,在第一和第二世界皆无相对应的人工物品和概念。50多年前,哈佛教授Zipf提出社会物理学和人类社会行为的“最小努力原理”,而他本人是一个语言学家,差不多就是语言构成的第三人工世界的“物理学家”。由此看来,把社会物理学视为人工世界的物理学,不无道理。可惜的是,Zipf英年早逝,没有给我们留下完整的社会物理学理论。在此,我用图1初步给出相关的哲学、学科和方法之间的粗略关系。



1  平行管理系统的基础:哲学、学科和方法

在企业管理方法中,我们经历了MRP MRP II ,现在正是ERPARP和类似产品的时代,我国的许多大型企事业组织也正在实施采用ERPARP。但今年初,因计算机管理系统故障导致整个日本航空运营停止,造成巨大经济损失,已为ERP模式的安全和可靠性敲响了警钟。对于许多生产过程,一旦ERP出现问题,将造成生产无法进行。因此,ERP正成为生产安全和可靠性的瓶颈。所以,必须考虑ERP之后是什么。 我们认为,PMSERP之后的一种非常可能的选择。

 

PMS正在许多实际工程中得到或开始了应用。小到大型桥梁、水坝和高层建筑的监控和管理,中到农业与经济作物的种植制造化,森林生态系统的管理与火灾防控,大到乙烯生产过程、城市交通、社会态势的分析与预警、军事管理与作战指挥、国家战略分析与社会突发事件应急管理,等等,PMS都有用武之地。比如,将人工桥与实际桥通过传感器网络相连,可以在重型车或一般车流通过实际大桥之前,先在人工桥上走一遍,安全过后才可使用实际大桥。类似地,可以产生人工洪水人工台风,不时地冲击一下人工大坝,不时地冲刮一下人工大厦,有问题时快查真的大坝大厦;比较不同的浇溉和施肥施药方案在人工植物上的效果,然后在实际植物上实施;在人工森林中放一把火,看不同风向不同气候条件下火势是如何发展的,不同应急方案的效果如何。诸如此类,从人工结构、人工植物,直到人工动物和人工人物,我们可以构造各色各类的人工系统,进行建模分析,并通过平行执行实现对复杂社会和工程系统的监控与管理。

 

平行管理系统也是计算机仿真研究和利用参考模型进行自适应控制的自然扩展与升级。首先,相当程度上,它要求仿真与模拟的正规和常态化。例如,仿真不再是桥坝高楼等结构建成之前仿一仿就可以了,而将是永远伴随着这些建筑,时时刻刻,永不间断,用于监控,用于管理。其次,它要求经验与知识的数字化、动态化和即时化,过去马马虎虎的习惯和深藏于文献或历史中的知识,都必须重新组织表述,从而使其至少80%可以自动地随需随取随用,剩下的20%,再向专家咨询。目前的状况,能够20%自动就算不得了。最后是游戏与动漫的工作化,相信未来它们将不只是娱乐的一部分,而是每个社会企业每个政府机构之必不可少的一部分工作,就像今天各种设计、规划、检验、评估工程师的工作一样。只有这样,人工社会才能成为真正的另外一半50%的社会,虚实才能一体,计算实验才能成为真正的分析手段。

 

50年前,爱沃瑞特使平行宇宙成为一个科学的设想,更使我们不再感到孤独。人类也多了一个生存的理由和期望,尽管另外的我们平行地活在遥不可及的远方。我们必须更好地管理好这个世界,维持她的可持续性,否则无论有多少其他世界与我们平行,都将失去意义。希望平行管理系统的方法,能够成为维持世界平行发展的一种有效工具,成为ERP量子跳跃后的升级方案。

 

作者按:

本刊3月的《未来的管理》是论文《关于复杂系统的建模、分析、控制和管理》的散文缩写,而这篇杂文是《平行管理系统:概念与方法》的自由发挥。有兴趣的读者,欢迎一起来进一步地讨论这些还不十分成熟的思想与方法。



http://blog.sciencenet.cn/blog-2374-10158.html

上一篇:墨菲定律的又一次小小的证明
下一篇:人间的天遇—从渴求稳定到遭遇混沌

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (5 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-5-25 11:17

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007-2017 中国科学报社

返回顶部