3月5日，美國流媒體視頻公司hulu上線了一部科幻美劇“開發(fā)者”（DEVs)，到目前為止發(fā)出了4集。這部劇目前在豆瓣上的評分是7.7，不算很好，但是我看過之后感覺非常有興趣，是一部潛在神劇。特別是這部劇中的一些故事背景和臺詞，經(jīng)常在不經(jīng)意間透露出一些物理學(xué)和數(shù)學(xué)中（特別是密碼學(xué)）的梗。如果你喜歡物理和數(shù)學(xué)，那么你會喜歡這部劇。

同時，我發(fā)現(xiàn)，如果你不懂這些物理和數(shù)學(xué)中的“典故”，那么你將不能很好的欣賞理解這部劇。所以我決定用一些文章篇幅，介紹這部美劇中出現(xiàn)的物理和數(shù)學(xué)知識要點。

這部美劇之所以會嵌入那么多的物理和數(shù)學(xué)知識，與其導(dǎo)演Alex Garland有很大關(guān)聯(lián)。Garland導(dǎo)演之前的知名作品有“機械姬”（Ex Machina）和“湮滅”（Annihilation），都是略帶驚悚風(fēng)格的科幻電影。其最早是科幻小說作家，所以，這部劇中有物理和數(shù)學(xué)典故就一點不奇怪了。而且不像在“生活大爆炸”中，理科生的一些專業(yè)名詞是作為調(diào)味品和笑料出現(xiàn)，在“開發(fā)者”中，這些梗起到了一些更深層次的作用，至少目前我感覺如此。

另外，需要聲明一下，我盡量不在文章中介紹過多劇情內(nèi)容，避免劇透，但是如果我劇透了，請別怪我。其實我認為你看過我的文章再去看這部美劇會更好，相當(dāng)于預(yù)習(xí)功課。

首先我不得不簡單說下故事背景。故事背景設(shè)定在近未來的某個時刻，女主角名叫LiLy Chan，是一名年輕的華裔女孩，特長是密碼學(xué)，在一家略帶神秘感的名為AMaya的IT公司工作。

她的男朋友是她的同事，名叫塞奇，俄羅斯血統(tǒng)(Seige，其實更通常的翻譯是“謝爾蓋”，一個很常見的斯拉夫名字）。塞奇在公司的人工智能項目組中工作。一天，塞奇向公司CEO弗雷斯特 (Forest)演示了，他領(lǐng)導(dǎo)的有關(guān)用人工智能預(yù)測線蟲運動軌跡的項目，得到弗雷斯特賞識。

弗雷斯特讓其加入公司的絕密項目，名為“開發(fā)者”，誰知此去就不復(fù)返，故事就此展開......

在第一集開頭不久，女主角Lily和他的男友塞奇聊起了這樣一個話題：在加密算法中，橢圓曲線算法和RSA算法孰優(yōu)孰劣？這其實是一個在專業(yè)領(lǐng)域里的“月經(jīng)”問題，因為橢圓曲線加密所用到的數(shù)學(xué)知識更為復(fù)雜，所以經(jīng)常有人認為橢圓曲線算法比RSA算法更優(yōu)越。

當(dāng)然，正如后來女主角說的，這兩個算法都能被量子計算機破解，所以這兩個算法是“（對量子計算機）一樣糟”。以上，雖然只是男女主角的隨意聊天，但預(yù)示了這部劇里會有很多數(shù)學(xué)，也會有量子計算機，這些足以吸引理工男繼續(xù)看下去。

之后，塞奇在公司向弗雷斯特演示了其預(yù)測線蟲運動行為的程序，但這個程序只能預(yù)測大約10秒左右的線蟲的運動，而30秒后，預(yù)測程序就會逐漸偏離，最終完全與線蟲的運動模式不符。塞奇在解釋這個為什么會這樣時，給出了兩種解釋：

一種是計算復(fù)雜性導(dǎo)致的誤差積累，即“蝴蝶效應(yīng)”。當(dāng)一開始的微小誤差逐步積累，時間足夠長之后，最終的實際誤差就會非常大，從而使后續(xù)的預(yù)測毫無意義?！昂?yīng)”應(yīng)該是大家比較熟知，甚至也有同名的電影三部曲。

一種是基于多重宇宙理論：大致是說，每一次預(yù)測，都是一次“測量”，導(dǎo)致一個波函數(shù)坍縮，從而分裂出若干個宇宙，多數(shù)宇宙中，預(yù)測失靈，只在少數(shù)宇宙中，預(yù)測仍能保持精準(zhǔn)。

后來，CEO說：“我不是多重宇宙理論的粉絲，我還是認為前一種解釋合理些”。我看到這里也是會心一笑。

因為現(xiàn)在“多重宇宙理論”大概是一切難解量子物理現(xiàn)象的萬能答案了，但問題是，它越來越像“正確”答案了。多重宇宙理論的基本要義就是：當(dāng)需要“隨機性”時，每一種隨機結(jié)果都發(fā)生了，但都發(fā)生在不同的宇宙中。

最后，當(dāng)塞奇晚上從實驗室走出，在黑漆漆的路當(dāng)中遇到了弗雷斯特，弗雷斯特說了一句讓人毛骨悚然的話“宇宙是確定性的”。

這其實隱含了這樣一些問題：這個是世界是決定性的嗎？如果我們有充分強的觀測和計算能力，我們是否能預(yù)測未來？宇宙中有真隨機現(xiàn)象嗎？人有自由意志嗎？

先說說世界是否是決定性的？意思就是，能否根據(jù)現(xiàn)在的狀態(tài)，確定的推測出未來的狀態(tài)？正方論據(jù)有：

目前除量子物理領(lǐng)域之外的物理定律，似乎都是決定性的。比如：位移 = 時間 ?? 速度。公式中不會禁止我們把時間取任意的正值或負值代入。

宇宙中物質(zhì)的變化總是符合某種物理規(guī)律的，只要觀測和計算能力足夠，就能對物質(zhì)的變動發(fā)展做出預(yù)測。

人的意思只是神經(jīng)細胞的一些活動，微觀層面上，它們也符合物理定律，所以“自由意志”是一種假象，宇宙從起誕生的那一刻起，一切都已注定！

反方論據(jù)：

第一：“混沌”現(xiàn)象。相比你已熟知這句話：當(dāng)南美洲的一只蝴蝶扇動翅膀，就會導(dǎo)致幾周后北大西洋的一次颶風(fēng)。但是這句話并沒有證明這一切不是決定性的，只是說明人類目前的測量和計算能力還遠遠不夠。

第二: “測不準(zhǔn)”原理：粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性越小，則動量的不確定性越大，反之亦然。但這個原理只說了無法“測量”物質(zhì)某個方面的屬性到任意精度，從而限制了我們預(yù)測未來的能力。但是能“預(yù)知未來”只是證明宇宙是確定性的一個充分但不必要條件。從測不準(zhǔn)原理中，看不出宇宙中的不確定性的來源。

第三：所有的量子物理理論。量子物理理論中充滿著各種概率，經(jīng)?？吹降谋硎鍪牵毫Ｗ映霈F(xiàn)在這個位置的概率是xxx。我們一旦測量了這個粒子，“現(xiàn)實”就確定了下來。目前量子物理現(xiàn)象是宇宙中最像隨機性來源的地方。 問題是，這種不確定性的來源是啥，有來源嗎？是否有更基礎(chǔ)的理論去解釋這種隨機性，從而可以免除這種不確定性，得到確定性的解釋？

愛因斯坦曾經(jīng)很不喜歡量子物理中的各種概率性解釋，以至于有一句名言：上帝不擲骰子。但是，幾十年過去了，似乎根本找不到根基本的解釋，所有的現(xiàn)象指向一個結(jié)論：上帝在不停的擲骰子。

但是即使如此，似乎也不能完全否定宇宙是決定性。量子力學(xué)理論似乎只作用于微觀世界，預(yù)測未來，完全不需要預(yù)測計算到每個例子層面的運動情況。如果只考慮宏觀層面，宇宙是否就是決定性的呢？

舉個極端例子，比如我們能推斷出宇宙大爆炸，就是從宇宙膨脹這一現(xiàn)象推導(dǎo)出來的。同理，我們也能推斷出宇宙至少在未來幾十億年能仍然繼續(xù)膨脹。這里面不需要考慮量子力學(xué)的部分。

這還會引申出一個問題，就是人有自由意志嗎？如果對一個人的腦細胞中的每個原子之間的運動都能精確計算和預(yù)測，是否就能預(yù)測人的行為？當(dāng)然，要計算原子的運動，就必須考慮量子物理，似乎是做不到的。這是目前值得欣慰的一個情況，保留了自由意志存在的可能性。

但在這部劇中，CEO弗雷斯特的那句話即在暗示：自由意志不存在，你（塞奇）在實驗室里的第一天的種種行為（具體做了啥，請自行看?。┒际俏翌A(yù)先計算出來的。

“開發(fā)者”這部劇第一季的梗就介紹到這里。這部劇上映的時間正好撞上了HBO大熱的“西部世界”，但只要需要你稍微安靜下來仔細品味此劇，相信你會喜歡“開發(fā)者”。希望你看了我的介紹，能更好欣賞此劇。我也盡快會更新后面幾集的內(nèi)容。

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