Тор Норретрандерс - Иллюзия пользователя. Урезание сознания в размерах

Полностью упорядоченный текст содержит очень мало информации и, следовательно, телефонному инженеру будет легко сжать и передать его, в то время как полностью беспорядочный текст потребует очень точного воспроизведения — но даже это не сделает его особо интересным.

Таким образом, смысл и информация не всегда идут рука об руку, если речь идет об отрывках текста. Аналогично и сложность, и информация не могут иметь много общего друг с другом, если иметь в виду физический мир. Конечно, прежде чем мы начнем говорить о смысле сложности, определенное количество информации должно быть представлено. Но количество — это не самое важное.

Информация — это интересная концепция, но она не является особо хорошей мерой сложности.

Научный взгляд на мир характеризуется той же проблемой: он включает в себя порядок и беспорядок, но не эту третью возможность, которая действительно представляет интерес.

Классическая физика Ньютона характеризуется величественным порядком, выраженным в уравнениях, которые могут быть обращены во времени: все описываемые ею процессы настолько точны и постоянны, что они с таким же успехом могут происходить и наоборот. Планеты вращаются вокруг Солнца с таким постоянством, что у нас была бы точно такая же картина, если бы мы могли обратить их движение, чтобы они двигались по своим орбитам в обратную сторону. Механика и другие классические дисциплины физики состоят из обратимых законов, в которых направление времени не имеет значения. Эти законы больше соответствуют тому, что происходит в небе, нежели на Земле, так как они работают только в том случае, если отсутствует трение — сопротивление воздуха и сцепление, которые постоянно присутствуют на Земле. Тем не менее это — единственная поправка, и мы можем ее допустить — во всяком случае, так нас учили в школе.

Но мы можем задать тот же вопрос, который задал американский физик Ричард Файнман: «Являются ли все физические законы обратимыми? Очевидно, что нет! Попытайтесь собрать обратно яичницу-болтунью! Начните крутить фильм в обратную сторону — и всего через несколько минут все начнут смеяться! Самая естественная характеристика всех явлений — это их очевидная необратимость!»

С другой стороны, область физики, которая действительно объясняет трение и другие бесповоротно необратимые процессы, заканчивается полным хаосом. Термодинамика говорит нам, что со временем возрастает энтропия, потому запечатленные в фильме яйца, которые разбиваются о пол, выглядят странными, если прокрутить его наоборот: термодинамика гораздо ближе к нашей повседневной жизни, чем уравнения Ньютона. Но термодинамика заканчивается тепловой смертью Вселенной: все движется к сумраку в сумраке и огромной массе энтропии. В сущности, мир изнашивается. Проходит время, и все постоянно меняется к худшему.

Термодинамика тоже не полностью соотносится с миром вокруг нас: каждую весну деревья вспыхивают целой гаммой красок, пауки выползают из щелей, начинает петь новое поколение птиц. Зимний холод создает дивные ледяные узоры на наших стеклах, осенние ветры приносят постоянно меняющиеся скопления облаков, а летние морские волны лепят непредсказуемые скульптурные формы из песка. В небесах мы видим звезды, которые сияют в темноте пустоты.

Мир не состоит из однородности. Возможно, именно так все и будет в конце, но большинство наших жизней вращаются вокруг факта, что существуют и другие вещи, достойные размышлений, нежели клочья пыли и мытье посуды. Жизнь развивается и — насколько мы можем судить со слов наших предков — становится все более и более сложной.

Так что чего-то не хватает, чего-то совершенно иного, нежели ньютоновский порядок или беспорядок термодинамики — того, что лежит посередине и связано со сложностью. Или со смыслом.

Жизнь всегда была сложной штукой, и сложность всегда была характерна для мира. Так почему же — может возникнуть вопрос — наука внезапно воспылала интересом к тому факту, что мир является явно более сложным, нежели простые круги, которые до сих пор изучали ученые?

Ответ заключается в появлении компьютеров во время и после Второй мировой войны. Компьютеры означали конец того высокомерия, которые ученые демонстрировали по отношению к повседневным явлениям.

Классическая наука, основанная Ньютоном, описывала простой и постижимый мир, состоящий их простых систем, которые можно было понять с помощью простых уравнений. Безусловно, это имело мало общего с тем миром, который обнаруживался за окнами физиков — но их это не особо тревожило: они бы его все равно не поняли.

Ученые всегда проявляли индифферентность к вопросам наподобие тех, которые задают дети: «Почему деревья выглядят так, а не иначе, почему облака похожи на уточек или ягнят, почему мир выглядит не так, как в наших книжках по геометрии?» Или точнее можно выразиться так: ученые не столько проявляли индифферентность, сколько осознавали, что не смогут ответить на подобные вопросы. Им были известны уравнения мира — но у них не было достаточно энергии, чтобы выполнить все подсчеты: если бы ее хватало, они бы их выполнили. Они бы, конечно, поняли, почему облака похожи на животных и вечерний туман придает облик эльфам и троллям…

Обычные вещи настолько сложны, что выполнять для них подсчеты не имеет смысла — во всяком случае, так говорят друг другу ученые. И предоставляют родителям и учителям попадаться в ловушки пытливых отроков.

Но компьютеры все изменили. Внезапно стало возможным выполнять полномасштабные вычисления — и стало очевидно, что даже самые простые уравнения поднимают на поверхность очень сложные решения. Хотя мир и описывается в простых формулах, которые выглядят такими же понятными, как примеры в наших учебниках, выяснилось, что эти формулы — и это при том, что мы еще не закончили вычисления — вдруг оказались исключительно сложными. Умные слова типа «хаос» и «фракталы» — не единственные рассказчики этой истории. Где бы в науке ни начали применяться компьютеры, выясняется, что мы можем генерировать очень сложные миры даже на основе самых простых формул.

Ох, ученые не могли и подумать, к каким моделям могут привести эти формулы — большинство систем оказались несокращаемыми с вычислительной точки зрения. Мы не имеем представления о структуре, пока не проведем вычисления по формуле. Этот феномен является вариацией теоремы Геделя — и очень глубокой. Мы можем рассматривать физические процессы как вычисления, которые превращают простые законы и несколько базовых условий в окончательный результат. Это значит, что многие сложности, которые возникли в теории вычислений, должны также появиться и в описании физического мира. Физические системы также являются несокращаемыми: мы не знаем, где они заканчиваются и заканчиваются ли вообще, пока не вычислим их в рамках самих этих систем. Нет ничего хорошего в грубых вычислениях, в которых мы, к примеру, игнорируем трение — в этом случае мы не узнаем, в каком направлении развивается система.