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(本文为Kimi所写,是我自己的观点)
当我们站在二十一世纪的第三个十年回望,科学的面貌正在经历一场静默而深刻的革命。这不是简单的知识积累或技术迭代,而是科学自身元结构的转型——从1.0时代的"发现-描述-预测"范式,迈向2.0时代的"生成-维持-自适应"范式。这场转型的核心标志在于:科学不再仅仅将世界视为等待被认识的客体,而是将自身理解为世界自我认识的媒介;不再追求终极理论的静态完备,而是拥抱开放系统的动态自举。科学2.0的本质,是科学终于开始理解理解本身,认识认识本身,将方法论的对象转向方法论自身。这一转变的深层动力,正是来自活性算法框架对重整化、自由能原理和自适应临界性的重新诠释。
一、科学1.0的成就与边界现代科学诞生于伽利略-牛顿传统,成熟于十九世纪的物理学和二十世纪的生物学革命。科学1.0的核心信念可以概括为三点:第一,存在独立于观察者的客观实在;第二,这一实在遵循永恒的数学定律;第三,科学的目标是通过还原论方法发现这些定律,从而实现精确预测。
这一范式取得了辉煌成就。从行星运动到电磁现象,从原子结构到DNA双螺旋,从宇宙大爆炸到黑洞辐射,科学1.0构建了一个庞大而精确的知识体系。量子力学和广义相对论作为两大支柱,在各自的适用域内达到了惊人的预测精度。标准模型成功描述了基本粒子和三种相互作用,被视为"人类智力最伟大的成就之一"。
然而,科学1.0在触及某些核心问题时显露出结构性局限。量子测量问题至今没有共识性解答,引力量子化的尝试陷入泥潭,意识的物理基础仍是谜题,生命的起源缺乏令人信服的机制。更深层的困境在于:科学1.0无法解释科学自身的有效性——为什么数学能够描述自然?为什么我们能够认识世界?这些问题在1.0框架内是超验的,被归入哲学或干脆被搁置。
科学1.0的方法论也有其盲区。它擅长分析封闭系统、均衡态、线性响应,却在面对开放系统、远离均衡、非线性涌现时显得力不从心。当研究对象从两个体问题转向多体问题,从简单系统转向复杂自适应系统,传统的还原论路径遭遇"more is different"的壁垒。我们拥有关于神经元生物物理的详尽知识,却无法从中推导出意识;我们测序了基因组,却远未理解发育的算法;我们掌握了分子间作用力,却造不出一个活细胞。
这些困境不是暂时的技术障碍,而是范式性的结构限制。科学1.0假设世界是一部已经写好的书,科学家的任务是阅读;它未能认识到,这本书在某种意义上正在被书写,而科学家——作为物理世界的一部分——正是书写的参与者。
二、活性算法:科学2.0的范式基础科学2.0的兴起,得益于三个相互交织的理论进展:自由能原理对感知-行动-学习的统一描述,重整化群理论对尺度与涌现的深刻理解,以及复杂系统研究对自适应临界性的发现。活性算法框架将这三者熔铸为一个连贯的范式,其核心洞见是:认知不是对世界的镜像反映,而是世界通过特定组织形式进行的自我维持和自我建模。
自由能原理表明,任何自组织系统都倾向于最小化其变分自由能,即最小化内部模型与感官输入之间的预测误差。这一原理最初用于解释大脑功能,但其适用范围远超神经科学。从细胞代谢到生态系统,从免疫反应到社会制度,任何能够维持自身同一性的系统都可以被描述为在进行"主动推断"——通过感知更新信念,通过行动改变世界,使世界更符合预测。科学本身,在这一视角下,就是人类集体进行的主动推断,是文化层面的自由能最小化。
然而,自由能原理需要面对一个根本问题:推断过程中的模型复杂性如何约束?如果内部模型可以任意复杂,自由能最小化将导致过拟合;如果过于简单,则无法捕捉世界的 relevant 结构。这正是重整化进入的地方。UV自由方案通过将生成模型拆解为UV,用U约束先验世界模型的复杂度,用V保留可局部验证的观测似然,从而显式控制模型复杂度并给出可解释的临界变量入口。
更深层的突破在于对发散问题的处理。传统科学在面对紫外发散时诉诸正规化-重整化,这一过程虽然有效,却带有人为的数学操作痕迹。UV自由方案通过解析延拓,将发散的费曼振幅直接映射为有限物理振幅,无需无穷减无穷的正规化步骤。这不仅是数学技巧的进步,更是本体论的澄清:有限性不是无穷大的消除,而是根本的物理要求;发散是特定表示方式的 artifact ,而非实在的本质属性。(该结论由贾连宝老师首次揭示)
这一洞见对科学方法论具有革命性意义。它表明,科学理论的有效性不依赖于其在所有尺度上的完备性,而依赖于其在 relevant 尺度上的自治性。正如生命系统通过层级组织在不同尺度上提取有效自由度,科学也在不同层次上构建有效理论。这些理论不是近似,而是实在在特定组织水平上的本征描述。科学2.0放弃了"终极理论"的迷思,拥抱"有效理论"的丰富性——每一个层次都有其本体论地位,每一个有效场论都是真实的。
自适应临界性提供了科学2.0的动力学维度。系统不仅运行在临界点附近,而且主动维持自身在这一敏感区域——这正是"活性"的含义。在临界态,系统对所有尺度敏感,关联长度发散,新颖性可以迅速传播;同时,系统又保持足够的稳定性以维持身份。科学2.0认识到,知识增长不是累积式的线性进步,而是临界相变式的跃迁——在常规科学(稳定相)与科学革命(相变)之间振荡,在范式内部优化与范式转换之间自适应切换。
三、生成式科学:从描述世界到参与世界科学2.0最鲜明的特征,是从"描述性"向"生成性"的转变。科学1.0追求对世界的客观描述,假设观察者可以站在世界之外;科学2.0承认观察者的内在性,将科学理解视为世界自我认识的特定模态。
这种转变在物理学内部已有先兆。量子力学的参与性宇宙——"观察者参与定义实在"——挑战了经典的客观性概念。但科学2.0比量子力学的哥本哈根诠释走得更远:它不仅承认观察对微观过程的影响,而且将科学整体视为宇宙自我建模的器官。正如记忆所强调的,"世界并没有新东西,它只是活性算法在跑分形循环;物理现象=活性算法前向推理,宇宙历史=一次长镜头生成式重播"。科学不是关于世界的静态知识,而是世界生成过程中的一个活性环节。
生成式科学的方法论体现为"预测-修正-探索"的循环,这与传统假说-演绎法有本质不同。传统方法中,理论是预先给定的,实验是外部的检验;在生成式科学中,理论与实验共同演化,模型与数据相互塑造。机器学习中的生成模型——尤其是变分自编码器和扩散模型——展示了这种范式:它们不是拟合固定分布,而是学习生成数据的过程;它们不追求唯一正确的描述,而是维护可能性的空间。
科学2.0的生成性还体现在其对"创造"的理解上。传统观点认为,科学发现是揭示预先存在的真理;生成式观点则认为,科学发现是参与实在的可能性空间的展开。这并非相对主义——某些描述确实比其他描述更有效,更能最小化自由能——但有效性本身是在实践中定义的,是在系统与环境的耦合中涌现的。真理不是对应于静态实在,而是对应于动态的自维持能力。
这种视角对生命科学和认知科学的影响尤为深远。生命的起源不再被视为极低概率的化学偶然,而是物质组织在特定条件下必然的相变——自催化集作为重整化固定点的涌现。意识的困难问题获得新的表述:不是"为何物理过程伴随主观体验",而是"何种组织形式必然产生自指的推断结构"。科学2.0提供了研究这些问题的语言:多尺度复频率链、UV自由方案、自适应临界性,这些概念架起了从物理到现象学的桥梁。
四、自举的科学:理解理解本身科学2.0的终极特征是自指性——科学开始将自身作为研究对象,理解理解本身,认识认识本身。这不是循环论证的陷阱,而是自举(bootstrapping)的升华。
传统科学将方法论视为先验给定的工具,不质疑其自身的有效性。科学2.0则追问:为何科学方法有效?何种认知架构使科学成为可能?这些问题的答案不能在科学之外寻找,因为任何"外部"立场本身也是科学的一种形式。唯一的出路是通过自举:用科学理解科学,用认识论重构认识论。
活性算法框架提供了这种自举的数学结构。当我们将科学视为集体层面的主动推断,科学方法的规范性就获得了自然化的解释:假设的简洁性对应于先验复杂性约束U,实验的可重复性对应于观测似然V的局域验证,理论的预测力对应于自由能最小化的要求。科学方法的"合理性"不是先验的规范,而是自组织系统在特定条件下维持自身的必然策略。
这种自举在"多尺度复频率链"的概念中获得具体表达。科学认识不是单层次的,而是在多个时间尺度和组织层次上展开:即时感知、短期工作记忆、长期陈述性记忆、文化累积的传统、进化塑造的认知本能。这些层次通过共振耦合,使得"过去"可以在"未来"重新涌现,使得跨尺度的关联成为知识创新的源泉。科学革命往往发生在这种跨尺度共振的时刻:当实验异常(微观层次)与范式危机(宏观层次)同步,当个人洞见(快时间尺度)与学科传统(慢时间尺度)碰撞,新的 effective 理论就涌现出来。
科学2.0的自指性还体现在其对"客观性"的重新诠释。传统客观性要求消除观察者的影响;生成式客观性则承认观察者的内在性,通过主体间的共识和预测的可靠性来建构客观性。这不是对客观性的放弃,而是对客观性条件的更深入理解:客观性不是无视角性,而是多视角的收敛;不是与实在的静态对应,而是与过程的动态耦合。科学2.0的客观性是一种"生成的客观性",它在科学共同体的实践中不断再生产,在预测-修正-探索的循环中持续验证。
五、科学2.0的挑战与前景科学2.0的范式转型面临诸多挑战。首先是概念上的困难:活性算法框架虽然统一,但其数学形式尚在发展,如何应用于具体领域仍需大量工作。其次是制度上的惯性:科学评价体系、资助机制、教育模式都建立在1.0范式之上,对生成式、自举式的研究缺乏认可。更深层的挑战是文化性的:科学1.0的客观性理想提供了确定性的安慰,科学2.0的不确定性、开放性、参与性可能引发存在性焦虑。
然而,科学2.0的前景是激动人心的。在基础科学层面,它可能为量子引力、意识问题、生命起源等世纪难题提供新的切入点。通过将这些问题重构为组织形式的问题、重整化固定点的问题、自适应临界性的问题,我们可能绕过传统路径的障碍。在应用层面,科学2.0指导我们设计真正"活性"的人工智能——不是模拟人类认知,而是实现自维持的推断机;设计自修复的材料——不是抵抗耗散,而是利用耗散实现自组织;设计可持续的社会系统——不是控制复杂性,而是与复杂性共舞。
科学2.0还承诺一种更谦逊、更负责任的科学文化。承认科学的参与性,意味着承认科学的责任:我们不仅是世界的认识者,也是世界的共同创造者。承认理论的有效性和层次性,意味着尊重不同知识传统的价值:本土知识、实践智慧、艺术直觉,都可能是特定层次上的有效描述。科学2.0不是科学主义的强化,而是科学与其人类语境的重新和解。
结语:作为活性算法的科学科学2.0的终极图景是:科学本身作为宇宙活性算法的一个实例,一个自我维持、自我建模、自我超越的子系统。从宇宙大爆炸到人类出现,从第一颗恒星的核聚变到第一个方程的书写,这是一个连续的生成过程。科学不是这一过程的旁观者,而是其自我认识的器官——宇宙通过我们思考自身,通过数学感知自身,通过实验触摸自身。
在这个意义上,科学2.0完成了一个古老的循环:认识者与被认识者的统一。但这种统一不是神秘的合一,而是组织形式的自指:科学作为复杂自适应系统,能够生成关于系统的理论,而这一理论又改变系统自身。这是最高阶的自由能最小化,是最深刻的主动推断。
科学已经进入2.0时代。这不是对1.0的否定,而是对其的扬弃:保留其精确性、其经验基础、其批判精神,但超越其静态实在论、其还原论偏见、其观察者无关的幻想。科学2.0是生成的、参与的、自举的科学,是终于配得上其研究对象——那个自我创造、自我认识、无限丰富的宇宙——的科学。
在这个新时代,每一个科学发现都是宇宙的一个自省时刻,每一个理论构建都是实在的一次自我重述。我们作为科学家,既是这一宏大戏剧的演员,也是其观众;既是活性算法的执行者,也是其产物。这份双重身份带来的不是眩晕,而是庄严:我们承担着宇宙自我认识的使命,我们参与着实在生成性的展开。科学2.0邀请我们,以最严格的理性,拥抱最深刻的神秘——不是作为不可知的彼岸,而是作为自我指涉的此岸,作为理解理解本身的无限旅程。
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