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《皇帝新脑》对电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学以及哲学进行了广泛的讨论，体现了作者向哲学上最大问题——“精神-身体关系”挑战的大无畏精神。书中充满了天才般的猜测，重新衡量相对论和量子理论，以及对现代物理及人工智能的新看法。

题献

敬启读者

译者序

前言

感谢

序言

第一章 电脑能有精神吗

引论

图灵检验

人工智能

用人工智能得到“快乐”和“痛苦”

强人工智能和西尔勒中文屋子

硬件和软件

第二章 算法和图灵机

算法概念的背景

图灵概念

数据的二进位码

撤屈一图灵主题

不同于自然数的数

普适图灵机

希尔伯特问题的不可解性

如何超过算法

撤屈的拉姆达计算法

第三章 数学和实在

托伯列南国

实数

有多少个实数

实数的“实在性”

复数

孟德勒伯洛特集的构成

数学概念的柏拉图实在

第四章 真理、证明和洞察

数学的希尔伯特规划

形式数学系统

哥德尔定理

数学洞察

柏拉图主义或直觉主义

从图灵结果到类哥德尔定理

递归可列集

孟德勒伯洛特集是递归的吗

一些非递归数学的例子

孟德勒伯洛特集像非递归数学吗

复杂性理论

物理事物中的复杂性和可计算性

第五章 经典世界

物理理论的状况

欧几里得几何

伽利略一牛顿动力学

牛顿动力学的机械论世界

撞球世界中的生活是可计算的吗

哈密顿力学

相空间

麦克斯韦电磁理论

可计算性和波动方程

洛伦兹运动方程：逃逸粒子

爱因斯坦和彭加莱狭义相对论

爱因斯坦广义相对论

相对论因果性和决定论

经典物理的可计算性：我们的立场如何

质量、物质和实在

第六章 量子魔术和量子神秘

哲学家需要量子理论吗

经典理论的问题

量子理论的开端

双缝实验

概率幅度

粒子的量子态

不确定性原理

U和R演化步骤

粒子同时在两处

希尔伯特空间

测量

自旋和态的黎曼球面

客观性和量子态的可测量性

复制量子态

光子自旋

大自旋物体

多粒子系统

爱因斯坦一玻多尔斯基一罗逊“矛盾”

光子实验：相对论的一个问题

薛定谔方程；狄拉克方程

量子场论

薛定谔猫

现存量子理论的不同看法

何处出了差错

第七章 字宙论和时间箭头

时间的流逝

熵的无情增加

什么是熵

第二定律在起作用

宇宙中低熵的起源

宇宙论和大爆炸

太初火球

大爆炸能解释第二定律吗

黑洞

空间—时间奇点的结构

大爆炸是何等特殊¨

第八章 量子引力的寻求

为什么需要量子引力

魏尔曲率假设的背后是什么

态矢量缩减的时间不对称

霍金盒子：和魏尔曲率假设的一个关联

态矢量何时缩减

第九章 真实头脑和模型头脑

头脑实际上是什么样子的

意识栖息在何处

头脑分裂实验

盲视

视觉皮层的信息加工

神经信号如何工作

电脑模型

头脑可塑性

并行电脑和意识的“一性”

量子力学在头脑活动中有作用吗

量子电脑

超越量子理论

第十章 精神物理的寻求

精神是做什么的

意识究竟是做什么的

算法的自然选择

数学洞察的非算法性质

灵感、洞察和创造性

思维的非言语性

动物意识

与柏拉图世界的接触

物理实在的一个观点

宿命论和强宿命论

人择原理

镶嵌和准晶体

与头脑可塑性可能的关联

意识的时间延迟

时间在意识知觉中的奇怪作用

结论：孩子的观点

跋

罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)，英国数学家兼物理学家，从1973年起担任牛津大学的罗斯·波勒数学教授，是全世界公认的很博学和有创见的科学家、思想家、哲学家。彭罗斯教授与史蒂芬·霍金教授曾合作研究黑洞及引力，并于1988年共获沃尔夫物理奖。

译者介绍：

许明贤，1947年出生于上海，1968年毕业于清华大学无线电系，之后任教于中国科技大学。

吴忠超，1946年出生于福州，1968年毕业于中国科技大学无线电系，并任教于该校。1984年在霍金教授指导下，获得剑桥大学博士学位。

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W·格雷·瓦尔特的“乌龟” 是1950 年代早期制造的第一批人工智能

仪器之一。在电池快用光前，它会以自己的动力在地面上四处爬行，然后

它跑到离得最近的电插座那儿，把自己插上给电池充电。当充满了电以后，

自己会从插座拔出，并重新在地面上爬行！从那时起人们制造出来许多类

似的东西.

我们让这两数中的一个被另一个除并取余数，在3654 中取出1365 的两倍，

其余数为924（=3654-2730）。我们现在用此余数即924 以及我们刚用的除数即1365

去取代原先的两个数。我们用这一对新的数重复上述步骤，用924 去除

1365，余数为441。这又得到新的一对441 和924，我们用441 除924，得

到余数42（=924-882），等等，直到能够被整除为止。我们把这一切如下

列出：

3654÷1365 给出余数924

1365÷924 给出余数441

924÷441 给出余数42

441÷42 给出余数21

42÷21 给出余数0。

我们最后用于做除数的21 即是所需要的最大公约数。

人们发现有些无理数

（非常引人注目地）根本不能由任何图灵机产生。能以这种方式产生的数

叫作可计算的（图灵1937）。那些不能的（实际上是绝大多数！）是叫作

不可计算的。

希尔伯特问题:是否存在某种回答属于某一广泛的、但是定义得很好的集

合的所有数学问题的机械步骤？

虽然费马以律师作为职业（并且是笛卡尔的同时代人），他却是那个时代最优秀的数学家。他宣称得到了这一断言的“真正美妙的证明”，但那里的空白太小写不下。

可惜迄今为止既没有人能够重新证明之，也没有人能找到任何和费马断言

相反的例子！

“哥德巴赫猜想”即是这样的一个例子，它断言比2 大的任何偶数都

是两个质数之和。

不存在决定一台图灵机将来停止与否的普适算法。

一台特定的图灵机是否停止是一个定义完好的数学问题（反过来，我

们已经看到，各种有意义的数学问题可被重述成图灵机的停机问题）

书籍介绍

《皇帝新脑》对电脑科学、数学、物理学、宇宙学、神经和精神科学以及哲学进行了广泛的讨论，体现了作者向哲学上最大问题——“精神-身体关系”挑战的大无畏精神。书中充满了天才般的猜测，重新衡量相对论和量子理论，以及对现代物理及人工智能的新看法。