Фрэнк Вильчек - Основы реальности

Первое, что нужно сказать по этому поводу: в ближайшее время беспокоиться не о чем. У нашего Солнца в запасе по крайней мере пара миллиардов благополучных лет, да и другие звезды продолжают рождаться в разных уголках нашей Галактики. Многие из них (М-звезды) будут излучать тепло намного дольше всей жизни Солнца.

Имея такой резерв времени, мы не должны недооценивать и то, насколько креативно наши изобретательные инженеры могут подойти к проблеме тепловой смерти. Сферы Дайсона, размещенные вокруг искусственно созданных звезд, вместе с энергосберегающими технологиями могли бы поддерживать разумную жизнь намного дольше, чем это делают звезды в естественных условиях.

Особенно приятно, что разум требует для своего функционирования совсем немного энергии — а иногда может обходиться и вовсе без нее. Квантовые компьютеры лучше всего функционируют в холоде и темноте, где ничто не мешает их деликатной работе. Достаточно сложный временн о й кристалл [104]такого типа может запускать программу снова и снова на радость содержащему его искусственному интеллекту.

Наконец, мы должны помнить, что наше понимание устройства Вселенной остается неполным с научной точки зрения и постоянно развивается. Самое, казалось бы, ясное представление о каждом из наших фундаментальных принципов радикально изменилось всего за последние сто лет. Научимся ли мы сжигать «мертвые» звезды, высвобождать содержащуюся в них энергию E = mc 2 — и использовать ее? [105]Сможем ли мы искусственно воспроизвести Большой взрыв и создать сами новую Вселенную? А использовать в качестве источника энергии темную материю? [106]Мы не знаем ответов, и, конечно же, на этом длинном пути могут возникнуть другие приятные сюрпризы. Несколько миллиардов лет по меркам истории науки и техники — большой срок.

Сложность в простоте

Вселенная — некоторые называют ее Библиотекой — состоит из огромного, возможно бесконечного, числа шестигранных галерей с широкими вентиляционными колодцами, огражденными невысокими перилами.

Здесь, в пятнадцати словах, я представлю простой алгоритм, пригодный для написания и Полного собрания сочинений Шекспира, и статьи, которая получит Нобелевскую премию по физике в 2025 году, и по крайней мере одного доказательства великой теоремы Ферма.

1. Случайным образом выбрать символ — букву, цифру, пробел или знак препинания.

2. Записать его.

3. Повторить первый пункт.

Результат будет содержать все обещанное и многое другое.

У Борхеса похожие мысли выражены более поэтично. Кстати, наш алгоритм годится и для написания «Вавилонской библиотеки» [107]. Этот парадоксальный мысленный эксперимент показывает, как очень простая — то есть легко описываемая — структура может содержать огромные сложности. И он отлично отражает реальность.

Квантово-механические волновые функции содержат огромное количество информации; функция чего-то такого большого, как наша Вселенная, могла бы легко вместить и Вавилонскую библиотеку. Простые правила генерируют «информационно емкие» волновые функции, так же как наш простой алгоритм позволяет получить сложнейшие результаты.

Если собрать эти мысли вместе, возникнет соблазн думать, что волновая функция Вселенной порождается простым правилом, которое еще предстоит открыть. Если это так, то Вселенная, которую мы воспринимаем и частью которой являемся, лучше всего иллюстрирует «возникновение сложности».

Когда я был ребенком, я и говорил как ребенок, я и мыслил по-детски, и рассуждал по-детски. Но когда я стал взрослым, то оставил все детское позади. Мы сейчас видим неясно, как отражение в тусклом зеркале, тогда же увидим лицом к лицу. Сейчас я знаю лишь отчасти, тогда же буду знать так же совершенно, как меня знает Бог.

Пророки разных вер давно подозревали, что далеко не все в мире доступно нашим ничем не вооруженным органам чувств.

Святой Павел в приведенном отрывке противопоставляет непосредственное, бесхитростное детское в и дение мира смутным подозрениям взрослых о том, что есть еще что-то доступное нашему восприятию, и о том, что мы движемся к страстно ожидаемой и ослепительной истине.

В платоновской аллегории [108]Сократ описывает своему другу Главкону странную тюрьму. Узники обитают в темной пещере, и единственное, что им разрешено видеть, — представления кукол, чьи тени проецируются на стену. Узники ошибочно полагают, что это и есть полная реальность. Главкон замечает: «Вы представляете здесь необычную картину, и это необычные узники», на что Сократ отвечает: «Они очень похожи на нас, людей».

А Уильям Блейк в отрывке из «Бракосочетания неба и ада» поделился верой в то, что «если бы двери восприятия были чисты, все предстало бы человеку таким, как оно есть, — бесконечным» [109].

Наука составила список вещей, которые, возможно, люди смогут когда-нибудь наблюдать. Этот список помогает визионерам в их предвидениях, и он же показывает, сколь бедно наше естественное восприятие по сравнению с полной физической реальностью. Наука ищет способы преодолеть все эти ограничения. Достигнуто многое, но можно сделать гораздо больше.

Сенсорные системы многих животных значительно отличаются от человеческой. Мы с ними ощущаем мир совершенно по-разному не только на уровне интеллекта, но даже на уровне грубого восприятия.

Например, собаки и многие другие млекопитающие живут в параллельной вселенной, где главенствуют запахи. Собачьи носы, словно химические лаборатории, обрабатывают поступающие туда молекулы тремя сотнями миллионов рецепторов. Для сравнения: у человека шесть миллионов обонятельных рецепторов. Большая часть мозга собаки — около 20% — занята обработкой этих результатов. У людей под анализ запахов отведено менее 1% мозга.

Летучие мыши перемещаются в темноте, посылая чрезвычайно высокочастотные звуки (ультразвуки) и анализируя отраженные (ультра)звуки, а вот человеческий слух их не улавливает. Длина волны воспринимаемого нами звука слишком велика, поэтому мы не можем использовать его для точной навигации. Люди в целом плохо понимают, откуда вообще исходят звуки, которые они слышат.

Пауки конструируют чувствительную систему другого типа. Их паутина — не только ловушка, но и сигнальное устройство, колебания которого указывают на присутствие и положение добычи.

Зрение — наш главный канал связи с внешним миром. Через него мы получаем очень много информации, и 20–50% нашего мозга (в зависимости от того, как считать [110]) предназначены для ее обработки. Но в реальности внешний мир все равно намного богаче.