《皇帝新腦》對電腦科學、數學、物理學、宇宙學、神經和精神科學以及哲學進行了廣泛的討論，體現了作者向哲學上*問題精神-身體關系挑戰的大無畏精神。書中充滿了天才般的猜測，重新衡量相對論和量子理論，以及對現代物理及人工智能的新看法。
這是一本思想深刻的杰作，它闡釋科學論題的新方式令人眼前為之一亮。作者彭羅斯是當今倍受推崇的數學家兼物理學家。
作者在該書中對精神意識這一論題涉及的學科進行了系統的介紹，并且提出了自己獨到的觀點。這對于人工智能發展有很好的啟迪作用。
2018年新版的《*推動叢書》全新設計了版式和封面，簡約個性，提升了閱讀體驗，讓科普給你更多想象。
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前 言
許多偉大的數學家和物理學家覺得，要寫一本外行能理解的書，如果不是不可能的話，也是非常困難的。直到今年，人們也許還認為，羅杰彭羅斯，這位世界上最博學和最有創見的數學物理學家之一，也屬于這個范疇之內。我輩讀過他的非專門性的文章和講演的稍微了解一些底細。盡管如此，當發現彭羅斯在他的研究之余花費大量時間為見多識廣的外行寫下了這樣美妙無比的書時，人們的確感到驚喜。我相信，該書會成為一部經典。
雖然彭羅斯的著述廣泛地涉及相對論、量子力學和宇宙論，其關心的焦點乃是哲學家所謂的精神身體問題。幾十年來，人工智能專家盡力說服我們，再有一兩個世紀的時間（有些人已把這些時間縮短到50年�。╇娔X就能做到人腦所能做的一切。他們因為受年輕時讀到的科學幻想的刺激，而堅信我們的精神只不過是肉體的電腦（正如馬文閏斯基曾經提出過的）。他們想當然地認為，當電子機器人的算法行為變得足夠復雜時，痛苦和快樂、對美麗和幽默的鑒賞、意識和自由意志就會自然地涌現出來。
有些科學哲學家（最著名者為約翰西爾勒，他的大名鼎鼎的中文屋子的理想實驗為彭羅斯所深入討論）強烈地反對這種看法。對他們來說，電腦和用輪子、杠桿或任何傳遞信號的東西運行的機械計算機并沒有什么本質的不同（人們可用滾動的彈子或通過管道流動的水流制造計算機）。因為電流通過導線比其他能量形式（除了光）走得更快，它就能比機械計算機更快地擺弄信號，并因此能承擔龐大復雜的任務。但是，一臺電腦是否以一種比算盤更優越的方式理解它的所作所為呢？是的，現代電腦能以大師的風度下棋。它們是否比一群電腦迷曾經用積木搭成的方格游戲機（一種西文的初級游戲）對游戲理解得更好些？
彭羅斯的書是迄今為止對強人工智能的最猛烈的攻擊。幾個世紀以來，人們就一直反對還原主義者關于精神只不過是已知物理定律操縱的機器的宣稱。但是，因為彭羅斯憑借從前的作者不能獲知的資訊，所以他的攻擊更加令人信服。從這本書可以看出，彭羅斯不僅是一位數學物理學家，而且是一位第一流的哲學家，他毫無畏懼地和當代哲學家斥之為無稽的問題進行搏斗。
彭羅斯還不顧一小群物理學家的越來越強烈的否定，敢于認可堅定的實體主義。不僅宇宙是外在的，而且數學真理自身也有其神秘的獨立性和永恒性。正如牛頓和愛因斯坦那樣，彭羅斯對物理世界和純粹數學的柏拉圖實體極其謙恭和敬畏。杰出的數論學家保羅厄多斯的口頭禪是，所有最好的證明都記載在上帝的書上，數學家偶爾地被允許去瞥見一頁半紙。彭羅斯相信，當一位物理學家或者數學家經歷一次突然的驚喜的洞察，這不僅是由復雜計算作出的某種東西，而是精神在一瞬間和客觀真理進行了接觸。他感到驚訝，莫非柏拉圖世界和物理世界（物理學家已將其融入數學之中）真的是合二為一？
彭羅斯用了不少篇幅論及以其發現者貝內特芒德布羅命名的芒德布羅集的著名的類分數維結構。雖然其局部放大在統計的意義上是自相似的，它的無限地盤旋的模式卻以不可預見的方式不斷地改變。彭羅斯（和我一樣）覺得，若有人不認為這一奇異的結構不像喜馬拉雅山那樣是外在的，而且有侍人們像探險叢林那樣去勘探，那真是不可理喻。
彭羅斯是數量不斷增加的一伙物理學家的一員，認為當愛因斯坦說他的小指告訴他量子力學是不完備時，他并非頑冥不化或昏頭昏腦。彭羅斯為了支持這一爭論，把你指引向涵蓋眾多課題的旅途，諸如復數、圖靈機、復雜性理論、哥德爾的不可決定性、相空間、希爾伯特空間、黑洞、白洞、霍金輻射、炳、腦結構以及許多當代研究的核心問題。狗和貓對其自身有意識嗎？傳遞物質的機器可能在理論上把一個人好像在電視系列片《星際旅行》中那樣把宇航員從上往下地掃描的辦法從一處向另一處運送嗎？進化在意識的產生中發現了什么存活的價值？是否存在超越量子力學的一種水平，它為時間的方向以及左右之間的差別刻上烙��？量子力學的定律，也許甚至更高深的定律，是否對精神現象具有根本的作用？
彭羅斯對上述的最后兩個問題的回答是是。他的著名的扭量理論在作為空間時間基礎的高維復空間中運算的抽象的幾何對象因為過于專門化而不能被包括在此書之中。它是彭羅斯20多年對比量子力學的場和粒子更深刻的領域進行探索的結果。在他對理論的4種分類，即超等、有用、嘗試和誤導之中，彭羅斯謙虛地把扭量理論和現在激烈爭論的超弦以及其他大統一方案一道歸于嘗試類中。
彭羅斯從1973年起擔任牛津大學的羅斯玻勒數學教授。這個頭銜對他甚為適合。因為W.W.羅斯玻勒不僅是一位著名的數學家，還是一位業余魔術家。對數學游戲的強烈興趣使他寫下該領域的英文經典著作《數學游戲及漫筆》。彭羅斯和玻勒一樣地熱心于游戲。他在年輕時發現了一種稱為三桿的不可能物體（一個不可能物體是由于其自相矛盾而不能存在的立體形態的圖畫）。他和他的父親列奧尼，一位遺傳學家，把三桿轉變成彭羅斯樓梯，毛里茲伊歇把它用于兩幅眾所周知的石板畫《升降》和《瀑布》之中。有一天彭羅斯躺在床上，他在一陣狂熱之后摹想到四維空間中的不可能物體。他說，它是這樣一種東西，甚至一個四維空間的生物遇到它的話也會驚叫：天叼，這是什么東西？
20世紀60年代，當他和朋友史蒂芬霍金合作研究宇宙論時，做出了也許是他最著名的發現。如果相對性理論一直下去都是成立的，在物理學定律不再適用的每一黑洞里必須有一奇點。不過，甚至使這一成就黯然失色的是他近年的另一項成就：彭羅斯只用兩種形狀的花磚就能以伊歇鑲嵌的方法把平面鋪滿，但是這種鑲嵌只能采取非周期性的形式。（你們可在拙著《彭羅斯鑲嵌》中見識到有關這些討人喜歡的形狀。）與其說他發明了它們，不如說發現了它們，當時一點也沒預料到它們有何用場。當人們發覺，他的鑲嵌的三維形式是物體的奇異的新形態基元時，不禁大為驚奇�，F代晶體學最活躍的研究領域便是探討這類準晶體。這也是好玩的數學找到預想不到應用的現代富有戲劇性的事件之一。
彭羅斯在數學和物理上的成就我只能觸及一小部分源于他畢生對存在的神秘和美麗保持好奇之心。他的小指頭告訴他，人腦不僅僅是小導線和開關的集合。他的序言和跋中的亞當一部分是知覺生命的緩慢進化的意識曙光的象征。依我看來，他也就是彭羅斯坐在離開人工智能領導者第三排的地方敢于直言人工智能的皇帝沒有穿衣服。彭羅斯的許多看法都富有幽默感，但這件事體絕不是鬧著玩的。
馬丁·伽特納
羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)，英國數學家兼物理學家，從1973年起擔任牛津大學的羅斯·波勒數學教授，是全世界公認的很博學和有創見的科學家、思想家、哲學家。彭羅斯教授與史蒂芬·霍金教授曾合作研究黑洞及引力，并于1988年共獲沃爾夫物理獎。
譯者介紹：
許明賢，1947年出生于上海，1968年畢業于清華大學無線電系，之后任教于中國科技大學。
吳忠超，1946年出生于福州，1968年畢業于中國科技大學無線電系，并任教于該校。1984年在霍金教授指導下，獲得劍橋大學博士學位。
目錄：
題獻
敬啟讀者
譯者序
前言
感謝
序言
第一章 電腦能有精神嗎
引論
圖靈檢驗
人工智能
用人工智能得到快樂和痛苦
強人工智能和西爾勒中文屋子
硬件和軟件
第二章 算法和圖靈機
算法概念的背景
圖靈概念
數據的二進位碼
撤屈一圖靈主題
不同于自然數的數
普適圖靈機
希爾伯特問題的不可解性
如何超過算法
撤屈的拉姆達計算法
第三章 數學和實在
托伯列南國
實數
有多少個實數
實數的實在性
復數
孟德勒伯洛特集的構成
數學概念的柏拉圖實在
第四章 真理、證明和洞察
數學的希爾伯特規劃
形式數學系統
哥德爾定理
數學洞察
柏拉圖主義或直覺主義
從圖靈結果到類哥德爾定理
遞歸可列集
孟德勒伯洛特集是遞歸的嗎
一些非遞歸數學的例子
孟德勒伯洛特集像非遞歸數學嗎
復雜性理論
物理事物中的復雜性和可計算性
第五章 經典世界
物理理論的狀況
歐幾里得幾何
伽利略一牛頓動力學
牛頓動力學的機械論世界
撞球世界中的生活是可計算的嗎
哈密頓力學
相空間
麥克斯韋電磁理論
可計算性和波動方程
洛倫茲運動方程：逃逸粒子
愛因斯坦和彭加萊狹義相對論
愛因斯坦廣義相對論
相對論因果性和決定論
經典物理的可計算性：我們的立場如何
質量、物質和實在
第六章 量子魔術和量子神秘
哲學家需要量子理論嗎
經典理論的問題
量子理論的開端
雙縫實驗
概率幅度
粒子的量子態
不確定性原理
U和R演化步驟
粒子同時在兩處
希爾伯特空間
測量
自旋和態的黎曼球面
客觀性和量子態的可測量性
復制量子態
光子自旋
大自旋物體
多粒子系統
愛因斯坦一玻多爾斯基一羅遜矛盾
光子實驗：相對論的一個問題
薛定諤方程；狄拉克方程
量子場論
薛定諤貓
現存量子理論的不同看法
何處出了差錯
第七章 字宙論和時間箭頭
時間的流逝
熵的無情增加
什么是熵
第二定律在起作用
宇宙中低熵的起源
宇宙論和大爆炸
太初火球
大爆炸能解釋第二定律嗎
黑洞
空間時間奇點的結構
大爆炸是何等特殊
第八章 量子引力的尋求
為什么需要量子引力
魏爾曲率假設的背后是什么
態矢量縮減的時間不對稱
霍金盒子：和魏爾曲率假設的一個關聯
態矢量何時縮減
第九章 真實頭腦和模型頭腦
頭腦實際上是什么樣子的
意識棲息在何處
頭腦分裂實驗
盲視
視覺皮層的信息加工
神經信號如何工作
電腦模型
頭腦可塑性
并行電腦和意識的一性
量子力學在頭腦活動中有作用嗎
量子電腦
超越量子理論
第十章 精神物理的尋求
精神是做什么的
意識究竟是做什么的
算法的自然選擇
數學洞察的非算法性質
靈感、洞察和創造性
思維的非言語性
動物意識
與柏拉圖世界的接觸
物理實在的一個觀點
宿命論和強宿命論
人擇原理
鑲嵌和準晶體
與頭腦可塑性可能的關聯
意識的時間延遲
時間在意識知覺中的奇怪作用
結論：孩子的觀點
跋
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