Сабина Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная [Как поиски красоты заводят физиков в тупик]

Машины проникают и в физику тоже. Исследователи из лаборатории интеллектуальных систем Корнеллского университета в Итаке (штат Нью-Йорк) создали компьютерную программу, в которую загружают сырые данные, а она выдает уравнения, описывающие движение систем, таких как хаотический двойной маятник. У компьютера ушло тридцать часов на то, чтобы вывести заново законы природы, над которыми люди бились столетиями 111.

В своей недавней работе по квантовой механике группа Антона Цайлингера использовала компьютерную программу – по прозвищу Мелвин, – чтобы разработать план экспериментов, проводившихся тогда людьми 112. Марио Кренн, аспирант, которому пришла в голову идея автоматизировать процесс планирования эксперимента, результатами доволен, но говорит, что ему все еще «довольно трудно понять на уровне интуиции, что конкретно там происходит» 113.

И это только начало. Поиск закономерностей и систематизация информации – важнейшие задачи науки, а ведь это ровно те задачи, в решении которых искусственные нейронные сети призваны превосходить нас. Такие компьютеры, предназначенные для того, чтобы имитировать работу настоящего мозга, сейчас анализируют массивы данных, которые ни один человек не в состоянии объять, и ищут взаимосвязи с помощью алгоритмов глубокого обучения. Сомнений нет: технологический прогресс уже меняет то, что мы подразумеваем под выражением «делать науку».

Я пытаюсь вообразить день, когда мы просто-напросто скормим все космологические данные искусственному интеллекту. Сегодня мы гадаем, что же такое эти темная материя и темная энергия, но подобный вопрос для искусственного интеллекта даже не будет иметь смысла. Он просто сделает предсказания. Мы их проверим. И если искусственный интеллект стабильно будет оказываться прав, то мы поймем, что ему удалось найти верные закономерности и сделать нужные заключения. Вот это и станет тогда нашей новой согласованной космологической моделью. Мы вводим в компьютер вопрос, а он выдает нам ответ – и вуаля.

Если вы не физик, то такое положение дел будет не слишком-то отличаться от того, как вы сейчас читаете о предсказаниях, сделанных сообществом физиков, которые используют невразумительную математику и загадочную терминологию. Просто другой черный ящик. Кто знает, может, доверять искусственному интеллекту вы будете даже больше, чем нам.

Однако это всегда было лишь одной стороной науки – делать предсказания и использовать их для разработки практических применений. Другая сторона заключалась в понимании. Мы не просто хотим ответов, нам нужны объяснения этих ответов. В конце концов мы достигнем предела своих интеллектуальных способностей, и после этого лучшее, что мы сможем сделать, – это передать вопросы более сложным мыслительным аппаратам. Но я верю, что еще слишком рано отказываться понимать собственные теории.

«Когда в мою группу приходят молодые люди, – говорит Антон Цайлингер, – видно, как они топчутся на месте в темноте и не могут интуитивно найти правильную дорожку. Но спустя некоторое время, два или три месяца, они приноравливаются и ухватывают интуитивное понимание квантовой механики. И за этим на самом деле очень интересно наблюдать. Словно кто-то учится ездить на велосипеде» 114.

А интуитивное понимание чего-либо приходит тогда, когда вы с этим чем-то сталкиваетесь. Пощупать квантовую механику – вообще без каких-либо уравнений – можно в видеоигре «Квантовые ходы» ( Quantum Moves ) [78] Загрузить игру можно отсюда: www.scienceathome.org/games/quantum-moves-2/ . . В этой игре, созданной физиками из Орхусского университета в Дании, игроки зарабатывают очки, когда находят эффективные решения квантовых проблем, например, перемещая атомы из одной потенциальной ямы в другую. Смоделированные атомы подчиняются законам квантовой механики. Они выглядят не как маленькие шарики, а как причудливая жидкость, которая подпадает под действие принципа неопределенности и может туннелировать из одного места в другое (рис. 10). Игра требует некоторого привыкания. Но, к изумлению исследователей, лучшее решение, которое удалось получить благодаря стратегиям игроков, оказалось эффективнее, чем найденное компьютерным алгоритмом 115. Когда дело касается квантовой интуиции, люди, похоже, дают фору искусственному интеллекту. По крайней мере пока.

Рис. 10.Скриншоты видеоигры «Квантовые ходы»

Сдается мне, нам стоит просто перестать жаловаться друг другу на то, что квантовая механика странная, и привыкнуть к ней. Это развитая технология, бесспорно, но все-таки она отличима от магии.

Шутка Чеда про магию квантовой механики, сопровождавшаяся пожиманием плечами, наводит меня на мысль, что его не слишком волнует осмысление математики. Но трудно ее не осмыслять. Если вы часто используете математический формализм, то начинаете осознавать, что происходит при вычислениях. Вы не просто смотрите на результат, но еще и видите, как к нему пришли. А человеческий интерес так уж устроен, что мы лучше ладим с абстракциями, если в них есть какая-то фишка.

«У вас есть любимая интерпретация квантовой механики?» – спрашиваю я Чеда.

«По своему темпераменту я из разряда “заткнись-и-считай”, – отвечает он. – Мне всегда казалось, что если ты не в силах придумать эксперимент, который мог бы провести и который дает разные результаты в разных случаях, то выбирать интерпретацию как-то бессмысленно. Интересно поговорить о том, что происходит со всеми этими странными вещами на пути к обычной реальности. Но я оцениваю состояние дел в этой области так: прямо сейчас никто не способен описать вам эксперимент, который вы смогли бы провести и который дал бы вам иной результат – в пользу, скажем, многомировой интерпретации против теории волны-пилота. А в отсутствие такого эксперимента предпочтения, отдаваемые каким-либо из интерпретаций, – вопрос эстетического выбора».

«Но я считаю важным, что люди занимаются всевозможными интерпретациями, поскольку это высвечивает вопросы, которые, думается, стоит задавать. И хотя вы можете объяснить все эксперименты с помощью любой из интерпретаций, некоторые типы экспериментов представляются более естественными в свете определенных типов интерпретаций».

В качестве примера он приводит эксперименты, где отслеживаются кривые, вдоль которых движутся частицы, проходя через двойную щель, – кривые, которые имеют смысл в рамках теории волны-пилота, но бессмысленны, если считать, что волновая функция лишь собирает информацию наблюдателя. Зато эксперименты, в которых копируются и стираются квантовые состояния, проще интерпретируются в терминах передачи информации.