我们是不是缸中之脑----我们周围的世界可靠么？
一、“邪恶”的科学家
如果我告诉你，你真实的处境其实只是一只生活在营养液中的大脑，因为在不久前“有个邪恶的科学家趁你熟睡的时候将你的大脑切下，放在了一口能使之存活的装有特殊营养液的缸中，你的大脑神经末梢被连接在一台超级计算机上。这位科学家使用了一种定点消除记忆的方法，使你完全失去被缸化这段时间里的所有记忆。而且，由于这台计算机十分先进，它能使你的大脑具有一切如常的幻觉，你所获得的‘感觉经验’（即计算机传输给你神经末梢的电子脉冲）与你以前所获得的感觉经验完全相同，因此你意识不到自己是一个缸中之脑这个现实。”一切仅此而已，你会作何感想？如果是我，我一定不会放过告诉我这件事的那个人，因为即便他不是那个“邪恶”的科学家，他也一定跟那个家伙有一腿。
其实，以上正是普特南在其《理性、真理和历史》一书中提出的思想实验，普特南进一步指出“再设想科学家本人也是缸中之脑，所有人类都是缸中之脑，宇宙中仅有的只是一台超级自动机，它管理着一个装着大脑的营养缸。正因为有了这台自动机，我们便有了一种集体幻觉，能‘看到’、‘听到’、‘感觉到’他人、物体、天空等等，彼此之间能自由的交流，而实际上这一切并未真正发生。”这个想法在《黑客帝国》中得到了淋漓尽致的演绎，然而，关键的问题是：这可能么？
二、普特南的反驳
面对自己的思想实验指向的那种极端“怀疑主义”，普特南自己也浑身不舒服，他给出了自己的反驳：
普特南认为，在现实生活中，我们的语词都是有指称的，对象在决定语词的指称方面起着重要的作用，语词要指称的对象必须与对象之间有一种适当的因果关系，这种因果关系在某种程度上对语词的指称构成了一种限制。举例来说，如果一只蚂蚁在沙滩上留下的痕迹看起来像一幅清晰可辨的丘吉尔的漫画像，但我们不能说蚂蚁描绘了丘吉尔的图像，因为对蚂蚁来讲，这是一种无意识的行为；假定人类的一个宇航员把一幅树的图像丢落在一个进化出智能生物的星球上，除此之外，人类没有同他们发生任何其他联系，而且他们也从未见过地球上的树，虽然他们可能会有一种同我们关于树的心理意象非常相近的心理意象，但显然不会指称树，因为他们与树没有适当的因果联系。
同样，我们的世界中（或邪恶科学家的世界中），在使用“缸”一词时，它指的是某种装东西的容器；在使用“脑”一词时，它是指某种可以思考的器官；但在缸中之脑的世界里，指称发生了变化，缸和脑只能指称某种由计算机操纵来控制脑中影像的程序，或者某种由电流刺激产生的状态，或者某种想象的或带引号的缸和脑。而不能指称现实世界的缸和脑。因此，如果我是缸中之脑，我说“我是缸中之脑”必定是错误的，因为这两者之间，概念上名不符实。“缸中之脑”的说法其实是自我反驳的。
普特南的论证在逻辑上是有效的。但，我们隐约觉得这并不能阻止科学家进行他的邪恶的勾当。
三、组合爆炸
以上粗略介绍了缸中之脑的思想实验及普特南的反驳，下面我们再从其它方面寻找一些线索，论证为什么我们没有在熟睡中被邪恶的科学家割下脑子。
首先请出的是“大胡子”丹尼尔·丹内特，丹内特在其《意识的解释》一书中，开篇也捎带角的讨论了“缸中之脑”问题，并且指出“有时候，事实上的不可能性比原则上的可能性，在理论上更让人感兴趣。”（后面我们想说的是，单纯割出脑子来放缸里养着这事儿在原则上似乎也是受限的）
何为“原则上的可能性与事实上的不可能性”？它们是指某些思想实验中哲学家暂且抛却技术上实现的困难程度或不管技术上能否实现，而为了论证的需要，假定它们是可能的。比如：“修建一架通达月球的不锈钢梯也是原则上可能的；按字母顺序写出所有可以理解的，不超过1000个单词的英语对话也是原则上可能的。但在实际上，它们根本不可能。”（《意识的解释》丹内特）
丹内特认为，缸中之脑这事儿，也是原则上可能，事实上不可能，因为它会碰到“组合爆炸”。
我们不妨看看“邪恶”科学家为了实现他的目的：即让你变成缸中之脑而浑然不觉需要做哪些工作？首先他需要有一台超级计算机，假设他已经从电脑城配置好了；然后，他还需要有一种超级培养液，保证你的大脑在身体之外可以正常存活，我们假设他也可以轻易拿到；再然后，他还要确保在他实施试验的过程中（比如取出你的脑子，在你的脑子上黏贴各种电极等）不会一不小心让你的脑子苏醒过来大喊“嗷，天哪，你是谁？！”；最后，他要考虑的也是最关键的一步：他该如何做到，换句话说，他应该如何设计他的算法？
我们先看看他面临的问题（算法要解决的问题）：“接下来，科学家就向你的听觉神经传送立体声音乐（其实是经过恰当编码的神经刺激）来唤醒你。然后他们又设法制造出一些信号，在正常情况下，这些信号来自你的前庭系统或内耳，……”（《意识的解释》丹内特），丹内特生动的描述了科学家需要做的工作，他不仅要设计算法模拟出你原来的身体感官产生的各种输入信号，还需要考虑到这些信号的各种组合及细节，复原你原先对生活的各种细腻的感受“允许你在沙滩上移动手指感受右手食指慢慢插进细沙中的感觉”（《意识的解释》丹内特），然后，他还要解决反馈的问题等等，这些问题统统考虑到之后，呈现在邪恶科学家面前的就是“组合爆炸”。（对组合爆炸举一个更形象的例子：国王答应给一个有功之臣任何他想要的奖励，这个有功之臣说：他的奖励就是希望国王奖励给他按如下方法填满国际象棋所有棋盘格的谷粒即可，填谷粒的方法如下：第一个方格放入1粒，第二个方格填入2粒，第三个方格填入4粒，以此类推，国王认为“so easy”，爽快的答应了，但是，结果他却发现，要填满所有的棋盘格，一共需要264-1粒谷粒，这个数字远远超过了他的王国所有财富的总和。）
就像那个国王一样，面对缸中之脑的组合爆炸，邪恶科学家没有有效的算法可以在宇宙资源允许的范围内成功实施他的计划。
四、比宇宙年龄还要长
为什么说邪恶科学家没有算法可以实现他的邪恶目标呢？下面稍微涉及一下“计算复杂性”的概念。
先看一个例子：
“可怜的旅行推销员Mary，她来自华盛顿特区，为美国木槌集团公司工作。她需要从家乡旅行到48个州的首府，向各州法院推销木槌。木槌公司为了削减成本，让Mary找到通过所有城市的最短路径。Mary画了一张图，写写画画了一会儿，制订了一个不错的路线。差旅部门的人想让Mary试试能否找到另一条路线，把路程缩短到11 000英里以下。Mary写了个计算机程序，试图穷举所有可能的路线，找出最短的一条，但是一周以后，程序还没跑完。Mary坐下来开始算数。作为第一站的城市有48种选择，然后从剩下的47个城市中选一个作为第二站，再从剩下的46个城市中选一个，以此类推。可能的路径共48×47×46×…×2×1种，也就是下面这个62位数：12 413 915 592 536072 670 862 289 047 373 375 038 521 486 354 677 760 000 000 000即使计算机计算一条路线的时间等于光通过最小的原子直径的时间（大约0.000 000 000 000 000 000 33秒），仍然需要十亿亿亿倍于宇宙年龄的时间才能算完。难怪Mary的电脑算了一周还没有完。”（《可能与不可能的边界》 Lance·Fortnow）
Mary的推销路线图
让Mary等待比宇宙年龄还要长的时间显然很荒谬，但现在Mary要问的问题（也正是我们关心的问题）是：她能找到一种算法，快速的帮她找到最短路径么？这正是计算复杂性领域最关键的P与NP问题。我们不在这里谈论这个问题，直接说结论，简单的讲就是目前还不确定是否存在这样的算法，但大多数科学家认为不存在。
以上问题，也是邪恶科学家所面临的困难，他要设计程序模拟我们以往的身体生成的各种细腻的感觉和意识，就要考虑数量庞大的“单独的感觉”，我们不妨把这些单位的感觉看做Mary地图中的节点，邪恶科学家面临的节点数量要比地图中的节点多出千倍甚至万倍，可想而知，如果P≠NP，即不存在有效的算法高效的解决这个问题，邪恶科学家是根本不可能编织一个模拟的世界来欺骗我们的。
看一个现实中的例子，以电脑下围棋为例，要找到电脑每一步棋的最优解，确保电脑绝对意义上每局都能赢，原则上，需要电脑穷举每一步的所有可能性，并根据对弈双方每一步的变化搜索出最终取胜的那一条路径，这样围棋的状态空间复杂度大约是10172，博弈树复杂度大约是10300，这个数超过了宇宙中所有原子数量之和。从计算资源来说，显然也是无法实现的。
以上的这些无法实现不仅是事实上的无法实现，也是理论上的无法实现。
思想实验虽好，但就像现实中的试验会遭遇“量子不确定性原理”的理论限制一样，思想实验也有它的理论极限。
五、模拟的世界、生成的世界与设计的世界
组合爆炸既然是这样一种灾难，那为什么我们现在能生活的好好的呢，我们并没有因为组合爆炸而导致不能行动，我们不是每时每刻都在感受着细腻的生活么？！
这些现实发生的事情似乎与我们那些“不可能”相矛盾，要作何解释呢？
下面我们引入三个概念：模拟的世界、生成的世界、设计的世界
模拟的世界：是指我们通过“人为”设计程序或装置来模拟一个已经现实存在的事物。比如：写实的绘画，照相，虚拟现实等等。要实现对一件事物的“完全”的模拟，需要的数据量和计算量是非常巨大的，有时候甚至是无限大。缸中之脑思想实验中，邪恶科学家要实现的就是对大脑感觉及意识世界的模拟。
生成的世界：是指在一定的、数量有限的基本定律和演化规则下，逐步生成的事物。比如：我们在一片空地上撒下一把种子，空气、水、土壤、阳光这些是种子生长的基本外界条件，种子的基因里写着其生长的基本规律，给了这片空地“撒种子”这个“第一推动”之后，我们不去管它，经过一段时间之后，这片空地或许会成长为一个复杂的王国，里面有各种植物、形形色色的昆虫、数量庞大的微生物等等，这是一个复杂系统，但却是在几条简单的规律下生成的。理查德·道金斯在《盲眼钟表匠》里面也举过一个例子，他设计了一个简单的程序，在运行了很多步之后，程序生成了蝴蝶、外星人等等各种复杂的图像。
模拟的世界与生成的世界一个重要的区别就是，模拟的世界要实现对事物的完全模拟，算法上要考虑到事物的所有可能的情况，这是导致其计算复杂性增长的重要原因。而生成的世界只需要事物一步步切切实实的演化，演化过程中通过不断试错而积累、进步，他寻求的不是固定的最优解，其演化的目的仅仅是为了适应环境。
种种迹象表明，我们的世界正是一个生成的世界。虽然它很复杂，但经过在时间长河里的进化，我们对它却是适应的，当然，这种适应放弃了模拟世界中的最优解和快速反应优势，比如，我们的祖先对甜味食物的喜爱主要是因为他们可以从这些食物中获得更多的能量，这对我们生活在远古社会食物匮乏的环境中的祖先意义重大。但是，现代社会我们大多数人已经衣食无忧，但我们仍然“嗜甜如命”，从而导致了各种疾病，足见我们体内的“算法”并不是最优的、最高效的。
我们的世界是生成的，我们对其是适应的，这正是我们在这个世界中感受不到组合爆炸的困难，对日常事物可以有细腻体验的原因。
还有一种世界是设计的世界，设计的世界与模拟的世界有类似的地方，都是强调了“人为”干预、“上帝视角”，但是两者不同的是模拟的世界是对已有事物的模拟，设计的世界可以从无到有，设计和生成一个事物。
由此可见，设计的世界与生成的世界可以是一个世界。
六、我们可以放心了么？
如果P≠NP，即不存在可以解决邪恶科学家组合爆炸难题的算法，那么我们就可以放心的睡大觉了么？或许高兴地还有点太早，考虑这个问题：如果我们的世界被设计之初就是要设计成一个生成的世界呢？即，或许邪恶的科学家不是趁我们睡着之后切下了我们的大脑，而是我们的整个世界就是诞生于他的一个程序，也就是说，他在“他的世界中的”一台计算机上编写了一个程序，这个程序从“我们宇宙的”一次宇宙大爆炸开始，程序仅仅制定了几条基本的物理定律和一个生成逻辑，然后任由“我们的”宇宙演化、生成，直至现在它呈现给我们的样子。
若果真如此，从另一个角度看，这岂不正是我们现实生活于其中的这个宇宙本身么？！我们在其中世世代代、生老病死，邪恶科学家的存在与否又与我们有何相干呢？！
注：“缸中之脑思想实验主要是为了阐述哲学家所谓的‘知识问题’，要点不在于‘我们可能是缸中之脑’这种微乎其微的肯定性。而在于考察我们是否有时候可能受到蒙蔽——以某些我们甚至无法想象的方式。”（《推理的迷宫》庞德斯通），至今它仍是很多哲学家的工具包之一，本文主旨无意于论证或反驳缸中之脑思想实验，只是借“邪恶科学家”之“所作所为”讨论与之相关的那些有趣的问题。
参考资料：
《推理的迷宫》 威廉姆·庞德斯通 北京理工大学出版社 2005年
《理性、真理与历史》 希拉里·普特南 上海译文出版社 2005年
《思维魔方》 陈波 北京大学出版社 2014年
《悖论研究》 陈波 北京大学出版社 2017年
《意识的解释》 丹尼尔·丹内特 北京理工大学出版社 2008年
《可能与不可能的边界》 Lance·Fortnow 人民邮电出版社 2014年
《缸中之脑知道“我不是缸中之脑”么》 曹剑波 自然辩证法通讯2006年第2期
《盲眼钟表匠》 理查德·道金斯 中信出版社 2014年
《计算理论导引》 Michael·Sipser 机械工业出版社 2015年
2019年1月15日
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