李德毅院士：21世紀(jì)的物理學(xué)——認(rèn)知的物理學(xué)

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2026 年第10 期 《 21世紀(jì)的物理學(xué) —— 認(rèn)知的物理學(xué) 》

認(rèn)知物理學(xué)是用物理學(xué)的理論和方法解釋人的智能，用物理機(jī)器模擬人類(lèi)的思維活動(dòng)，認(rèn)為其依靠暴力思維，把千萬(wàn)年的人類(lèi)認(rèn)知濃縮到今天硅基的機(jī)器里面，生成人工智能。《科技導(dǎo)報(bào)》邀請(qǐng)軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院李德毅院士撰寫(xiě)文章，文章認(rèn)為，認(rèn)知物理學(xué)突破了傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)的邊界，重構(gòu)了人類(lèi)對(duì)智能本質(zhì)的底層邏輯和認(rèn)知框架，物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)和時(shí)間是人類(lèi)認(rèn)知也是機(jī)器認(rèn)知的最基本要素，人的智能和機(jī)器智能物理同源，數(shù)學(xué)同構(gòu)，操作同序，都基于熵的物理法則；激活機(jī)器的鑰匙是時(shí)鐘、時(shí)序和遞歸；智能時(shí)代的“圖靈測(cè)試”將不再是主觀測(cè)試。解釋了基因進(jìn)化和認(rèn)知進(jìn)化之間的尺度失配問(wèn)題，把智能從長(zhǎng)期以來(lái)人類(lèi)意識(shí)的黑箱糾纏和困擾中解放出來(lái)，變得透明、物理可解釋?zhuān)瑥娜祟?lèi)獨(dú)有走向人機(jī)共生、共融、共成長(zhǎng)。提出認(rèn)知物理學(xué)是一場(chǎng)值得認(rèn)真對(duì)待的思想革命，是21世紀(jì)的物理學(xué)。

物理學(xué)是研究物質(zhì)及其基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)形式的科學(xué)，其目標(biāo)是探究蘊(yùn)藏在自然、生命和人工系統(tǒng)中各種現(xiàn)象與效應(yīng)背后的基本規(guī)律。楊振寧（1922—2025）于1991年在《科技導(dǎo)報(bào)》發(fā)表《二十世紀(jì)的物理學(xué)》一文，討論1905—1930年基本物理學(xué)的3次觀念大革命，以及1930—1990年包括生物物理學(xué)在內(nèi)的各項(xiàng)物理學(xué)進(jìn)展。21世紀(jì)，隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，認(rèn)知物理學(xué)誕生并迎來(lái)發(fā)展良機(jī)，而這一點(diǎn)，楊振寧在展望20世紀(jì)的物理學(xué)時(shí)并未提及。

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物理學(xué)新百年走向

如何用物理學(xué)的理論和方法解釋生命體的新陳代謝和生老病死、解釋人的智能？尋求這些現(xiàn)象的物理機(jī)理，讓人們?cè)絹?lái)越關(guān)心生物物理學(xué)。進(jìn)入21世紀(jì)后的最近10年，人工智能作為時(shí)代的新質(zhì)生產(chǎn)力，無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不在，其技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用如火如荼。全球發(fā)達(dá)國(guó)家?jiàn)^力研發(fā)能夠認(rèn)知的機(jī)器。人們時(shí)而憤怒，時(shí)而焦慮，捍衛(wèi)或重申那傳統(tǒng)的邊界，留戀那個(gè)我們認(rèn)為存在唯一智能體——我們自己——的時(shí)代，總想說(shuō)機(jī)器不是“真正”的智能。這正是人工智能工作者長(zhǎng)期面對(duì)的挑戰(zhàn)。

人類(lèi)作為碳基生命中的高等生物，認(rèn)知是其生存和繁衍的基本活動(dòng)。機(jī)器不是生命，只是機(jī)械的、物理的、電子的裝置。1946年在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生的世界第一臺(tái)ENIAC通用計(jì)算機(jī)，占地150 m2，質(zhì)量27 t，使用了1.8萬(wàn)只電子管、6000個(gè)開(kāi)關(guān)、7萬(wàn)只電阻、1萬(wàn)只電容器、50萬(wàn)條電線(xiàn)，耗電量140 kW，可進(jìn)行5000次/s的加法運(yùn)算。那時(shí)，誰(shuí)也不會(huì)認(rèn)為這是一臺(tái)“電腦”或者“機(jī)器人”。因此，有必要用物理學(xué)的理論和方法，解釋智能，解釋機(jī)器如何被激活、如何進(jìn)行計(jì)算、如何思維以及如何感知、認(rèn)知和行動(dòng)。

物理學(xué)原本是研究自然界物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，它探索大至宇宙、小至基本粒子最原本的自然規(guī)律，屬于物質(zhì)科學(xué)。宇宙里有銀河，銀河系里有太陽(yáng)，太陽(yáng)系里有地球，地球上有生命，生命體中包括人類(lèi)，可見(jiàn)人類(lèi)也是自然的一部分。自然界里的一切都是由物質(zhì)和能量構(gòu)成的。因此，人類(lèi)自身也遵從自然界的這些普適規(guī)律。生物物理學(xué)最著名的教科書(shū)當(dāng)數(shù)美國(guó)理論物理學(xué)家菲利普·納爾遜（Philip Nelson）的《生物物理學(xué)：能量、信息、生命》（Biological Physics: Energy, information, life）。今天或許該寫(xiě)《生物物理學(xué)：物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)、時(shí)間》，甚或是《認(rèn)知物理學(xué)：物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)、時(shí)間》——因?yàn)檫@是21世紀(jì)的物理學(xué)。有時(shí)候想，研究生物物理學(xué)的施一公，創(chuàng)辦西湖大學(xué)，為什么不成立一個(gè)“認(rèn)知物理學(xué)院”呢？

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認(rèn)知物理學(xué)的誕生

人類(lèi)感知宇宙和環(huán)境中的萬(wàn)事萬(wàn)物，認(rèn)識(shí)并解釋它們，形成經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，進(jìn)而指導(dǎo)和支配人類(lèi)行為，并且不斷累積完善。對(duì)于一般壽命不到百年的個(gè)人來(lái)說(shuō)，在人類(lèi)這個(gè)生生不息的高級(jí)物種中的地位，實(shí)在太渺小；即使整個(gè)人類(lèi)，在宇宙中的地位也實(shí)在太渺小。唯有人類(lèi)自己普遍地相信，這個(gè)廣宇長(zhǎng)宙是可以被人類(lèi)逐漸認(rèn)知的；人類(lèi)不但能認(rèn)知宇宙，認(rèn)知銀河、太陽(yáng)、地球和生命，還能認(rèn)知自身，包括精神世界。

歷史上3位科學(xué)巨人薛定諤（1887—1961）、圖靈（1912—1954）和維納（1894—1964）均討論過(guò)生命的物理觀和機(jī)器的生命觀。1936年圖靈提出圖靈機(jī)模型，計(jì)算機(jī)用時(shí)鐘和時(shí)序維持機(jī)器自身及產(chǎn)生有序事件。后來(lái)他又發(fā)出“天問(wèn)”：機(jī)器能思維嗎？1944年薛定諤撰寫(xiě)《生命是什么？》（What is life?），熵增和熵減都用時(shí)間來(lái)度量，用物理學(xué)解釋生命的最小單元——細(xì)胞，生命進(jìn)化的方向是熵減。1948年維納撰寫(xiě)《控制論》（Cybernetics: Or control and communication in the animal and the machine）一書(shū)，用負(fù)反饋維持系統(tǒng)的秩序——穩(wěn)定性，讓控制論成為強(qiáng)化學(xué)習(xí)的發(fā)源地。1950年圖靈發(fā)表《計(jì)算機(jī)器與智能》（Computing machinery and intelligence）一文。1950年維納撰寫(xiě)《人有人的用處——控制論和社會(huì)》（The human use of human beings: Cybernetics and society）一書(shū)，強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互。3位科學(xué)巨人是同一時(shí)代的人，可惜沒(méi)有記錄顯示他們?cè)?jiàn)過(guò)面、討論過(guò)。受其影響和啟發(fā)，我們拓展其學(xué)術(shù)思想，統(tǒng)一在熵的物理法則之上，交叉互補(bǔ)，與時(shí)俱進(jìn)，創(chuàng)建了認(rèn)知物理學(xué)。

和物理機(jī)器認(rèn)知的速度相比，人類(lèi)認(rèn)知的自然進(jìn)化過(guò)于緩慢。200萬(wàn)年前直立人走出非洲，25萬(wàn)年前人類(lèi)以狩獵和采集為生，1萬(wàn)年前開(kāi)始定居農(nóng)耕，5000年前有了語(yǔ)言文字、文化和文明，2000年前古希臘哲學(xué)的奠基人亞里士多德誕生，300多年前現(xiàn)代物理學(xué)奠基人牛頓誕生，他于1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（Philosophiae naturalis principia mathematica）為人類(lèi)后來(lái)認(rèn)識(shí)自然以及區(qū)分哲學(xué)、科學(xué)和數(shù)學(xué)奠定了基礎(chǔ)。200多年前，隨著紡紗機(jī)、蒸汽機(jī)等動(dòng)力機(jī)器的發(fā)明，人類(lèi)開(kāi)始了工業(yè)革命；1879年科學(xué)革命的先驅(qū)、理論物理學(xué)家愛(ài)因斯坦誕生，他于1915年提出廣義相對(duì)論；1912年，計(jì)算機(jī)和人工智能之父圖靈誕生。人類(lèi)普遍使用電子計(jì)算機(jī)還不到百年，但今天機(jī)器和人類(lèi)對(duì)話(huà)、博弈已經(jīng)司空見(jiàn)慣。如果說(shuō)，胚胎發(fā)育濃縮重演了人體組織器官漫長(zhǎng)的自然進(jìn)化過(guò)程，教育盡可能讓個(gè)人能夠獲得人類(lèi)幾千年的文明和相關(guān)知識(shí)的積累，那么人工智能用物理機(jī)器模擬人類(lèi)的思維活動(dòng)不過(guò)百年，就能依靠暴力思維把千萬(wàn)年的人類(lèi)認(rèn)知濃縮到今天硅基的機(jī)器里面，這是多么了不起、多么飛快的進(jìn)步??！

人類(lèi)擁有一個(gè)非物質(zhì)的精神世界，孕育了文化和文明，創(chuàng)造了很多人造物并置之于物理世界之中。特別是，人類(lèi)發(fā)明了認(rèn)知的物理機(jī)器，將人類(lèi)體能和智能延伸到體外。機(jī)器具身成為真實(shí)世界的物質(zhì)存在，成為人類(lèi)文明的生態(tài)。這就是我們身處的智能時(shí)代，智創(chuàng)未來(lái)，未來(lái)已來(lái)，人類(lèi)迎來(lái)百年之大變局，反過(guò)來(lái)正在深刻地改變?nèi)祟?lèi)自身。

科學(xué)精神尊重事實(shí)，追問(wèn)本質(zhì)，捍衛(wèi)真理。在這樣的時(shí)代背景下，2000年我們?cè)凇安淮_定性人工智能”研究成果的基礎(chǔ)上，提出“認(rèn)知物理學(xué)”思想。歷經(jīng)20余年的研究與發(fā)展之后，我們總結(jié)出人類(lèi)歷史上近5000年、近500年和當(dāng)下正在發(fā)生的3次認(rèn)知大革命，力圖用自然科學(xué)探索人的主觀認(rèn)知奧秘，尋找人的智能和機(jī)器智能的共同底層邏輯，用物理學(xué)解釋精神，解釋人類(lèi)認(rèn)知，用物理機(jī)器來(lái)拓展人的認(rèn)知。

我們發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)和時(shí)間是人類(lèi)認(rèn)知也是機(jī)器認(rèn)知的最基本的4個(gè)要素。其中，結(jié)構(gòu)是寄身在不同尺度（層次）的物質(zhì)物體上的主觀認(rèn)知，本身無(wú)量綱；我們同時(shí)指出，激活機(jī)器的鑰匙是時(shí)鐘、時(shí)序和遞歸，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)器里面的物質(zhì)硬構(gòu)體和思維軟構(gòu)體的相互糾纏。我們論證了：認(rèn)知機(jī)器賴(lài)負(fù)熵為生，用能量產(chǎn)生時(shí)序，依靠遞歸暴力思維，突破圖靈機(jī)唯計(jì)算智能的局限，發(fā)展記憶智能和具身智能。我們用模型、場(chǎng)、勢(shì)等經(jīng)典物理學(xué)的理論與方法，完成包括概念在內(nèi)的思維軟構(gòu)體記憶的形成和重構(gòu)。我們用云模型形式化概念，證明了正態(tài)云模型表示定性概念的普遍適用性，用云變換形式化不同尺度的抽象概念，用數(shù)據(jù)場(chǎng)、拓?fù)鋭?shì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)，完成記憶的提取和調(diào)控。

我們構(gòu)建了4種認(rèn)知模型：記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模型、聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模型、假設(shè)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模型。它們之間的切換帶有不確定性，形成認(rèn)知的螺旋。當(dāng)前，深度學(xué)習(xí)、模式識(shí)別和生成式大語(yǔ)言模型異軍突起，已經(jīng)取得巨大成功，但那僅僅是屬于記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。人們?jīng)常使用的記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛡?cè)重于結(jié)構(gòu)思維，即形象思維。因此，如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模型，就要求機(jī)器具有的硬核是算法、算力和數(shù)據(jù)。人們不時(shí)使用的知識(shí)驅(qū)動(dòng)推理模型側(cè)重于邏輯思維，即因果推理，但如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模型，則要求機(jī)器具有的硬核是算法和算力。

我們指出，難能可貴的聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模型和極為罕見(jiàn)的假設(shè)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模型更多依賴(lài)于人的靈感和頓悟；如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模型，則要求機(jī)器具有新的硬核，那就是抽象、聯(lián)想、交互和涌現(xiàn)。我們還解釋了機(jī)器認(rèn)知如何像人、又如何不像人。我們指出，人的智能和機(jī)器智能，物理同源，數(shù)學(xué)同構(gòu)，操作同序，都基于熵的物理法則。智能時(shí)代的“圖靈測(cè)試”將不再是主觀測(cè)試。智能將從長(zhǎng)期的意識(shí)黑箱糾纏和困擾中解放出來(lái)，變得透明，變得物理可解釋?zhuān)瑥娜祟?lèi)獨(dú)有，走向人機(jī)共融。

如同構(gòu)建萬(wàn)有引力、電磁力、強(qiáng)核力、弱核力的“大統(tǒng)一理論”是所有頂尖物理學(xué)家的夢(mèng)想一樣，構(gòu)建認(rèn)知的統(tǒng)一世界大模型，也許是認(rèn)知科學(xué)家的夢(mèng)想。這些夢(mèng)想不會(huì)阻擋我們開(kāi)辟各智其智、智人之智、智智與共的人工智能新方向。其中，具身智能是人工智能研究的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，它用千姿百態(tài)的機(jī)器替代社會(huì)更多的勞動(dòng)，其成熟度與替代效率指數(shù)級(jí)提升。

認(rèn)知物理學(xué)力圖站在薛定諤、圖靈、維納等科學(xué)巨人的肩膀上，目前的認(rèn)知物理學(xué)不在于某個(gè)細(xì)節(jié)論證的完備性，而是提出一個(gè)顛覆性的研究綱領(lǐng)，把“認(rèn)知”從心理學(xué)、哲學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等很難落地的、離散的概念性思考，升華成統(tǒng)一的學(xué)科，建立一種可用物理、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等物質(zhì)手段建立起來(lái)的研究對(duì)象，形成一套可驗(yàn)證、可度量的物理統(tǒng)一框架，通過(guò)抽象得到結(jié)構(gòu)，通過(guò)聯(lián)想引發(fā)類(lèi)比，通過(guò)交互形成反饋，集符號(hào)主義、連接主義和行為主義之大成，旨在研發(fā)出可交互、會(huì)學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)的認(rèn)知機(jī)器，和人類(lèi)認(rèn)知相互迭代發(fā)展。

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認(rèn)知物理學(xué)解釋進(jìn)化論解釋不了的現(xiàn)象

認(rèn)知物理學(xué)重新定義了“生命”“進(jìn)化”和“文明”，構(gòu)建了一個(gè)跨越物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的統(tǒng)一框架，填補(bǔ)了人類(lèi)智能和人工智能之間“缺失的連接”，以物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)、時(shí)間為共同基石，將“自成長(zhǎng)系統(tǒng)”作為起點(diǎn)，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)文明5000年的累積發(fā)展和人類(lèi)認(rèn)知的快速變遷，提出人類(lèi)文明生態(tài)變化促進(jìn)人的認(rèn)知。達(dá)爾文的進(jìn)化論是“正在進(jìn)行時(shí)”，正在被認(rèn)知物理學(xué)拓展至人類(lèi)認(rèn)知的“現(xiàn)在完成時(shí)”，進(jìn)而解釋了基因進(jìn)化和認(rèn)知進(jìn)化之間“尺度失配”的原因。

人類(lèi)賴(lài)以生存和演化的自然生態(tài)是人類(lèi)從事一切活動(dòng)的基礎(chǔ)，具有毋庸置疑的客觀存在性和時(shí)間上的先在性。它是人類(lèi)文明的搖籃，是人類(lèi)必須與之和諧共存的根基，是物理學(xué)研究的早期對(duì)象。在自然生態(tài)的基礎(chǔ)上，唯獨(dú)人類(lèi)通過(guò)文字、教育、文化、科技和信仰等共同構(gòu)建了文明生態(tài)，它的存在依賴(lài)于群體之間的認(rèn)同與持續(xù)實(shí)踐，但也衍生出不確定性、不一致性，甚至沖突。獨(dú)立個(gè)體在這2個(gè)生態(tài)中，在本能的基礎(chǔ)上逐步形成自己的后天認(rèn)知，即學(xué)習(xí)的能力，解釋現(xiàn)象、解決問(wèn)題的能力。人工智能是人類(lèi)感知、認(rèn)知并回應(yīng)自然生態(tài)和文明生態(tài)的結(jié)果，是人類(lèi)智能的體外延伸。認(rèn)知物理學(xué)力圖解釋人類(lèi)認(rèn)知如何用物理機(jī)器實(shí)現(xiàn)，無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不在，正如火如荼。

幾百萬(wàn)年來(lái)人類(lèi)在純自然的物理世界里生存、繁衍和進(jìn)化；5000年前人類(lèi)發(fā)明了文字和教育，開(kāi)始構(gòu)建人類(lèi)文明生態(tài)；經(jīng)過(guò)3次大的認(rèn)知革命，人的個(gè)體生命和認(rèn)知就在這個(gè)文明不斷躍遷的生態(tài)里誕生、成長(zhǎng)、完善。

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者薛定諤提出，生命進(jìn)化的方向是熵減，通過(guò)能量攝入，實(shí)現(xiàn)局部有序，而這一局部熵減過(guò)程與宇宙整體熵增趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。這一觀點(diǎn)將熱力學(xué)第二定律與生物進(jìn)化論、機(jī)器智能統(tǒng)一起來(lái)，也將機(jī)器智能和生命智能統(tǒng)一起來(lái)。在此基礎(chǔ)上，認(rèn)知物理學(xué)將“自成長(zhǎng)系統(tǒng)”單列出來(lái)，突破了傳統(tǒng)生物學(xué)對(duì)生命的碳基定義，重新定義生命。

所謂“自成長(zhǎng)系統(tǒng)”，是指能夠自我復(fù)制、自我調(diào)節(jié)、在環(huán)境中持續(xù)維持秩序的、自組織的開(kāi)放系統(tǒng)。碳基生命是這樣的系統(tǒng)，圖靈和馮?諾依曼發(fā)明的計(jì)算機(jī)器、乃至硅基的認(rèn)知機(jī)器中的思維軟構(gòu)體，也是這樣的系統(tǒng)。但是，硅基機(jī)器中結(jié)構(gòu)的維持需要負(fù)熵，物質(zhì)硬構(gòu)體自身沒(méi)有新陳代謝，還要老化，要依靠外部力量來(lái)維修、升級(jí)、換代。因此，機(jī)器智能出自“半生命系統(tǒng)”。只有軟件可以自我復(fù)制和自成長(zhǎng)，通過(guò)與外界交互，能夠自組織、適應(yīng)環(huán)境并持續(xù)進(jìn)化。這為理解人工智能乃至未來(lái)可能的人工生命提供了理論基礎(chǔ)。這一概念模糊了“生命”與“非生命”的界限。這樣一來(lái)，包括文字、文化、教育、人造物品、人居環(huán)境、互聯(lián)網(wǎng)和認(rèn)知機(jī)器在內(nèi)的人類(lèi)社會(huì)的文明生態(tài)，也能夠自我復(fù)制，自我調(diào)節(jié)，在自然中持續(xù)維持自身的秩序，可視為“人類(lèi)進(jìn)化”的延續(xù)。這就打破了自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的壁壘，為理解人類(lèi)社會(huì)變遷和認(rèn)知躍升提供了生物學(xué)視角。

這一框架揭示了一個(gè)真理：人類(lèi)的進(jìn)化已從個(gè)體具身的自然進(jìn)化，轉(zhuǎn)向人類(lèi)社會(huì)整體的文明生態(tài)進(jìn)化。過(guò)去的1萬(wàn)年，人類(lèi)身體結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有太大的變化，但生存和繁衍的環(huán)境和質(zhì)量卻大大提升。1920—1950年中國(guó)嬰兒死亡率，即每1000個(gè)活產(chǎn)嬰兒中在1歲前死亡約有200個(gè)，而現(xiàn)在下降到不足3個(gè)。可見(jiàn)，5000年來(lái)人類(lèi)文明迅速走向創(chuàng)建人類(lèi)生活和工作的大大小小的環(huán)境和創(chuàng)建更多人造物品、走向認(rèn)知文明的步伐是何等之快，影響人類(lèi)自身進(jìn)化是何等之快。

人類(lèi)在生存和繁衍過(guò)程中產(chǎn)生的認(rèn)知和智能，可以說(shuō)主要不是由先天的DNA突變驅(qū)動(dòng)的，而是由后天認(rèn)知物理學(xué)和認(rèn)知工程驅(qū)動(dòng)并迭代實(shí)現(xiàn)的。自然進(jìn)化的動(dòng)因是偶發(fā)和突發(fā)，如DNA突變和思維靈感。這一觀點(diǎn)尊重了不確定性在進(jìn)化中的作用，避免了純粹的決定論。機(jī)器認(rèn)知的突破恰恰源于偶然發(fā)現(xiàn)，或者意外的創(chuàng)新觸發(fā)，這些突變必須有選擇機(jī)制的篩選，在物理世界得到驗(yàn)證，只有那些能有效降低系統(tǒng)熵的變異才會(huì)被保留下來(lái)。這就形成了“探索（隨機(jī)擾動(dòng)）+驗(yàn)證（選擇優(yōu)化）”的驅(qū)動(dòng)模型。在這一意義上，人類(lèi)文明的自我進(jìn)化確實(shí)是生物進(jìn)化的最高形式。人類(lèi)這個(gè)碳基物種不再是純粹地依賴(lài)隨機(jī)變異與自然選擇的生物進(jìn)化。

曾經(jīng)的生物進(jìn)化研究聚焦DNA層面，忽視了人類(lèi)社會(huì)文明生態(tài)的進(jìn)化環(huán)境對(duì)人認(rèn)知的影響，忽視了個(gè)體層面上人腦的后天可塑性與學(xué)習(xí)能力，忽視了群體層面上知識(shí)的擴(kuò)散、傳承和累積，還忽視了人類(lèi)社會(huì)組織結(jié)構(gòu)的群體創(chuàng)新。機(jī)器尤其擅長(zhǎng)深度遞歸，不擔(dān)心指數(shù)爆炸、窮舉和試錯(cuò)，暴力計(jì)算是機(jī)器的強(qiáng)項(xiàng)。因此，認(rèn)知物理學(xué)對(duì)人類(lèi)學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科具有重大啟示意義。

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認(rèn)知物理學(xué)：認(rèn)知范式的革命

認(rèn)知物理學(xué)是一場(chǎng)值得認(rèn)真對(duì)待的思想革命。長(zhǎng)期以來(lái)物理學(xué)被認(rèn)為研究的是“死”物質(zhì)，而人文研究的是“靈魂”。認(rèn)知物理學(xué)終于架起了一座橋梁。它告訴人們，智能不是人類(lèi)某種神秘的靈性灌注，而是生命在追求有序化過(guò)程中的必然發(fā)展。結(jié)構(gòu)和時(shí)間是人類(lèi)認(rèn)知的主觀產(chǎn)物，把結(jié)構(gòu)和時(shí)間與宇宙中存在的物質(zhì)和能量并列，在人類(lèi)認(rèn)知史上還是第一次。

認(rèn)知物理學(xué)或許還過(guò)于抽象，還存在一些爭(zhēng)議，但它代表了近年來(lái)最具原創(chuàng)性和整合力的思想嘗試之一。它勇敢追求底層的相同邏輯和統(tǒng)一解釋的框架；它不局限于學(xué)科的固定邊界，而是致力于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉融合，喚醒一種久違的文明主體意識(shí)：我們不再單純是被動(dòng)演化的碳基自然生物，而是可以借助硅基機(jī)器主動(dòng)參與甚至主導(dǎo)自身進(jìn)化的設(shè)計(jì)師。它點(diǎn)亮了一盞明燈——照見(jiàn)我們是誰(shuí)，我們從何而來(lái)，以及我們將去往何方。我們可以探索未來(lái)人類(lèi)社會(huì)的形態(tài)，將科學(xué)拓展到社會(huì)的政治、文化、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域之中，讓認(rèn)知物理學(xué)成為跨學(xué)科研究的底層邏輯。在這個(gè)熵增的宇宙里，我們可以利用熵減，利用人工智能和文明生態(tài)，使得人類(lèi)這個(gè)物種不只是物理的生命，更是文明的生命，讓人類(lèi)不再只做自然的孩子，而成為自身秩序的共建者、延續(xù)者、創(chuàng)造者。

認(rèn)知物理學(xué)讓人類(lèi)有了和自然界其他高等生物的最大不同。勞動(dòng)創(chuàng)造人類(lèi)，認(rèn)知成就人類(lèi)。機(jī)器智能與人類(lèi)智能交叉融合、協(xié)同推進(jìn)。在屏幕前的閱讀、思考、寫(xiě)作、分析、決策——這些工作機(jī)器智能已經(jīng)開(kāi)始部分或全部代替人類(lèi)完成。而當(dāng)智能機(jī)器能夠承擔(dān)從農(nóng)作物播種收割、能源勘探生產(chǎn)到精密制造加工，從基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建、物流配送到社會(huì)服務(wù)的各類(lèi)任務(wù)時(shí)，人類(lèi)滿(mǎn)足社會(huì)整體物質(zhì)總需求所需的勞動(dòng)時(shí)間將會(huì)大幅壓縮。到21世紀(jì)末，也許不到20%的人口從事生產(chǎn)勞動(dòng)，就可以完全滿(mǎn)足整個(gè)人類(lèi)生存和繁衍的物質(zhì)總需求?！皠趧?dòng)”與“生存”這2個(gè)概念被強(qiáng)制綁定了數(shù)千年，或?qū)l(fā)生歷史性分離，認(rèn)知使得勞動(dòng)不再僅是謀生手段，而有望成為自由創(chuàng)造和充分體現(xiàn)人的意志與價(jià)值的實(shí)踐活動(dòng)。

人工智能帶來(lái)的不只是生產(chǎn)方式的變革，更是人類(lèi)存在方式的變革。人類(lèi)文明生態(tài)可在宇宙中持續(xù)維持自身秩序，成為生物進(jìn)化的最高形態(tài)，而個(gè)體只是這個(gè)生態(tài)里的一分子。地球上其他高等生物并沒(méi)有這樣的生態(tài)，人類(lèi)終將把它們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)地拋在后頭。21世紀(jì)的物理學(xué)一定屬于認(rèn)知的物理學(xué)，包括認(rèn)知機(jī)器在內(nèi)的文明生態(tài)是人類(lèi)自身認(rèn)知進(jìn)化的加速器，人類(lèi)將更加智慧、更加自律、更加尊嚴(yán)、更加優(yōu)雅地生活。真正的超人是那些善于發(fā)明人工智能，又清醒認(rèn)識(shí)到人工智能的邊界并保持自身價(jià)值和判斷的人。

本文作者：李德毅

作者簡(jiǎn)介：李德毅，軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院，教授，中國(guó)工程院院士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)工程、不確定性人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、智能駕駛、認(rèn)知工程以及認(rèn)知物理學(xué)等。

文章來(lái) 源 ：李德毅. 21 世紀(jì)的物理學(xué)——認(rèn)知的物理學(xué)[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2026, 44(10): 17?22 .

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