Помоги проекту - поделись книгой:
Если сделать ещё один шаг вперёд, то можно вообще отказаться от неудобного биологического материала. Может ли так оказаться, что все ваши мысли и переживания являются не более чем симуляцией, которая с выгодой для себя использует программное обеспечение и сложноорганизованные электрические схемы для имитации обычных функций мозга? Уверены ли вы в реальности плоти, крови и физического мира, когда весь ваш опыт — это всего лишь набор электрических импульсов, бегущих внутри гиперсложного суперкомпьютера?
Непосредственная проблема, связанная с рассмотрением таких сценариев, в том, что они легко приводят к нарастающему недоверию, которое заканчивается полным крахом сознания; мы перестаём чему-нибудь верить, даже в нашу способность к дедуктивным рассуждениям. Моя первая реакция на подобного рода утверждения состоит в просьбе оценить, насколько мощным должен быть компьютер, чтобы возникла возможность смоделировать деятельность человеческого мозга. Но если я действительно являюсь частью такого компьютерного моделирования или симуляции, то почему я должен верить тому, что написано в учебниках по нейробиологии? Эти книги тоже будут результатом моделирования, написанные смоделированными биологами, открытия которых могут определяться программой, которая осуществляет это компьютерное моделирование, и таким образом могут просто не иметь отношения к работе «настоящего» головного мозга. Само понятие «настоящий мозг» может быть компьютерным артефактом. Если вы не можете доверять вашей базе знаний, то реальность быстро теряет очертания.
Мы ещё вернёмся к этим вопросам, но я не хочу, чтобы они поглотили всё наше внимание — по крайней мере, не сейчас. Поэтому давайте пока бросим якорь. Представьте, что вы состоите из реальной плоти и крови, и я тоже, и всё, что вы и я считаем реальным в привычном смысле этого слова,
Даже если мы сумели не завязнуть в скептической трясине, такой вопрос очень труден. Деятельность головного мозга является, в основном, неисследованной территорией. Чтобы хоть немножко представить, как всё устроено, пусть даже приблизительно, приведём некоторые числа. Сетчатка человеческого глаза, тонкая пластинка, состоящая из 100 миллионов нейронов, размером меньше десятицентовой монетки, с толщиной в несколько листков бумаги, является одним из самых изученных нейронных кластеров. Специалист по робототехнике Ханс Моравец провёл оценку и выяснил, что для того, чтобы смоделированная на компьютере сетчатка выступала на равных с человеческой, она должна выполнять примерно миллиард операций в секунду. Чтобы экстраполировать объём сетчатки до объёма всего человеческого мозга, необходимо использовать множитель 100 000; Моравец предположил, что для эффективного моделирования мозга потребуется соответствующее увеличение компьютерной мощности, что составляет примерно 100 миллионов миллионов (1014) операций в секунду.{122} Независимые оценки, основанные на числе синапсов в нейронной сети мозга и их стандартной производительности, приводят к скорости, на несколько порядков превышающей результат Моравеца, примерно 1017 операций в секунду. Хотя трудно достичь большей точности, это даёт представление о характеристиках системы. Скорость моего компьютера составляет примерно миллиард операций в секунду; самые быстрые современные компьютеры могут достигать скорости примерно 1015 операций в секунду (несомненно, на момент выхода настоящей книги эта статистика уже устарела). Можно сказать, что сто миллионов ноутбуков или сто суперкомпьютеров приближаются по производительности к человеческому мозгу.
Подобные сравнения конечно же наивны: тайны человеческого мозга разнообразны, и его скорость лишь одна из главных характеристик его активности. Но практически любой согласится, что однажды мы достигнем таких компьютерных мощностей, которые сравняются и, вполне вероятно, значительно превысят мощности, данные нам от природы. Футуристы заявляют, что такие технологические скачки так сильно изменят наш мир и всё, к чему мы привыкли, что мы даже не можем это себе представить. Привлекая аналогию с явлениями, находящимися за пределами наших самых развитых физических теорий, они называют этот воображаемый барьер сингулярностью. В одном прогнозе вчерне утверждается, что преодоление компьютерами мощности человеческого мозга полностью сотрёт границу между людьми и технологиями. Некоторые верят, что мир быстро заполнится думающими и чувствующими машинами, и те из нас, кто по старинке использует старомодные биологические процессы, в плановом порядке перепишут содержание мозгов на резервные жёсткие диски, для безопасного хранения личностей и их знаний
Такая перспектива вполне может оказаться преувеличением. Никто не спорит о применении компьютерных мощностей, однако нам с очевидностью неизвестно, станем ли мы когда-нибудь направлять такие мощности для радикального слияния человеческого мозга и машины. Этот вопрос современен по форме, но корни его уходят в глубокую древность; человек тысячелетиями думал над тем, как он думает. Как так происходит, что внешний мир порождает наши внутренние эмоции? Вы также воспринимаете цвет, как и я? Как насчёт вашего восприятия звука и прикосновений? Чем именно является голос, который мы слышим внутри головы, этот поток внутренней речи, которым мы говорим с сознательным собой? Возникает ли он только лишь из физических процессов? Или сознание возникает в слое реальности, который выходит за пределы физического мира? Проницательные мыслители на протяжении многих веков, Платон и Аристотель, Гоббс и Декарт, Юм и Кант, Кьеркегор и Ницше, Джемс и Фрейд, Витгенштейн и Тьюринг, и многие другие, пытались выявить (или развенчать) процессы, которые оживляют мозг и создают исключительную внутреннюю жизнь, доступную посредством самоанализа.
Было разработано много великих теорий о работе человеческого мозга, которые различаются в большом и малом. Мы не собираемся углубляться в них, но с целью понимания того, куда они привели, упомянем некоторые из них: теория
Физикалисты в основном согласятся, что если вы исправно реплицируете мой мозг тем или иным способом — молекула за молекулой, атом за атомом, — конечный продукт будет действительно думать и чувствовать так же, как я. Функционалисты в основном согласятся, что если вы сосредоточитесь на структурах более высокого уровня — реплицируя все нейронные связи в моём мозгу, сохраняя при этом все мозговые процессы и изменяя только физический субстрат, в котором они происходят, — то итог будет таким же. Дуалисты же, в свою очередь, не согласятся ни с теми, ни с другими.
Очевидно, что возможность искусственных ощущений основывается на точке зрения функционализма. Центральное предположение этого подхода состоит в том, что разумная мысль не накладывается на мозг, а сама
С появлением всё более сложных технологий эти вопросы стали острее, а путь к ответу на них более осязаемым. Ряд исследовательских групп уже предприняли начальные шаги в направлении компьютерного моделирования биологического мозга на компьютере. Например, проект «Blue Brain», совместное предприятие IBM и федерального политехнического института в Лозанне, Швейцария, посвящён моделированию деятельности мозга на самом быстром суперкомпьютере IBM, который носит имя Blue Gene. Этот суперкомпьютер является наиболее мощной версией Deep Blue, компьютера, который обыграл в 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Нельзя сказать, что проект «Blue Brain» чем-то отличается от описанных выше сценариев. Основываясь на подробнейшем анатомическом изучении реального мозга, исследователи получают более точные данные о клеточной, генетической и молекулярной структуре нейронов и образуемых ими связях. Цель проекта — перевести эти данные (на данный момент это касается в основном клеточного уровня) на уровень цифрового моделирования на компьютере Blue Gene. На данный момент исследователи обработали результаты десятков тысяч экспериментов, сфокусированных на крохотном отделе головного мозга крыс, так называемой неокортикальной структуре, с целью разработки трёхмерной компьютерной симуляции примерно 10 000 нейронов, сообщающихся посредством около 10 миллионов связей. Сравнение реакции неокортикальной структуры живой крысы и компьютерной симуляции демонстрируют обнадёживающую уверенность в синтетической модели. Это далеко не 100 миллиардов нейронов в типичном человеческом мозге, но руководитель проекта, нейробиолог Генри Маркрам, говорит, что до 2020 года проект «Blue Brain», увеличив скорость обработки информации, которая по прогнозам вырастет более чем в миллион раз, позволит достичь полного компьютерного моделирования человеческого мозга. Цель проекта «Blue Brain» не в искусственном интеллекте, а в создании нового исследовательского инструмента для развития способов лечения различных форм психических расстройств; однако, Маркрам рискнул заявить, что после завершения проекта у «Blue Brain» появится способность говорить и чувствовать.
Независимо от результатов, подобные практические исследования крайне важны для теорий работы мозга; я совершенно уверен, что вопрос о том, какая из этих теорий окажется правильной, если такое случится, не может быть решён на основе лишь гипотетических умозаключений. На практике проблемы сразу выявляются. Предположим, что однажды компьютер открыто заявит, что стал разумным — каким образом мы сможем убедиться, что это действительно так? У меня нет никакой возможности убедиться в правильности подобных заявлений, даже если их делает моя жена. И наоборот, она не может убедиться, что я разумен. Всё очень сильно усложняется, поскольку сознание является личностным делом. Однако, так как человеческие отношения убедительно свидетельствуют о том, что другие тоже разумны, солипсизм быстро превращается в абсурд. Компьютерные отношения могут однажды достичь похожей точки. Общаясь с компьютерами, утешая и обихаживая их, в один прекрасный момент мы можем убедиться, что простейшее объяснение их проявившегося разумного компьютерного самосознания в том, что они действительно разумны и осознают себя.
Давайте примем точку зрения функционалистов и посмотрим, куда она нас приведёт.
Смоделированные вселенные
Если компьютерный разум когда-нибудь будет создан, то скорее всего возникнет желание поместить думающие машины в искусственные человеческие тела, создав механических существ — роботов, которые будут интегрированы в окружающую реальность. Но сейчас меня интересуют другие «существа» — те, кто является совокупностью электрических импульсов, возникающих при программировании смоделированных сред, населённых смоделированными существами, которые живут исключительно внутри компьютерного оборудования. Поэтому вместо персонажей «Звёздных войн» C-3PO или Дэйта перенесём наше внимание на виртуальный мир игр Sims или Second Life и представим, что их жители осознают себя и обладают чутким умом. История технологических достижений говорит, что, шаг за шагом, компьютерные симуляции будут достигать всё большего правдоподобия, позволяя физическим и опытным характеристикам смоделированных миров достичь убедительного уровня схожести и реализма. Тот, кто будет управлять данной симуляцией, будет решать, следует ли искусственным существам знать о том, что они существуют внутри компьютера; возможно, что те искусственные люди, которые заподозрят, что их мир является продвинутой компьютерной программой, будут схвачены искусственными медбратьями в белых халатах и помещены в искусственный госпиталь. А может быть, подавляющее большинство искусственных существ сочтут возможность своего существования внутри компьютерной симуляции слишком нелепой, чтобы об этом беспокоиться.
Возможно, что ваша реакция сейчас именно такая. Даже если вы допускаете возможность искусственного разума, вы, вероятно, склоняетесь к мнению, что компьютерное моделирование целой цивилизации или даже небольшого сообщества является архисложной задачей, требующей выходящего за рамки вычислительных возможностей мастерства. С этой точки зрения имеет смысл проанализировать следующие несколько чисел. Скорее всего, наши далёкие потомки не будут экономить материю при создании огромных вычислительных сетей. Тогда давайте дадим полёт фантазии. Будем мыслить широко. Учёные сделали оценку, что современный высокоскоростной компьютер размером с Землю будет выполнять от 1033 до 1042 операций в секунду. Для сравнения заметим, что если наша предыдущая оценка в 1017 операций в секунду для человеческого мозга точна, то в среднем человеческий мозг выполняет 1024 операций в течение ста лет жизни. Умножьте это примерно на 100 миллиардов людей, которые когда-либо ходили по этой планете, и полное число операций, выполненных всеми когда-либо существовавшими человеческими мозгами со времён Люси (мои друзья археологи утверждают, что правильно надо говорить об «Арди»), будет равно 1035. Взяв консервативную оценку в 1033 операций в секунду, мы видим, что коллективная вычислительная мощность человеческого рода может быть достигнута менее чем за две минуты на компьютере размером с Землю.
И это если брать за основу современные технологии. Квантовые вычисления используют совсем другие возможности, содержащиеся в волне квантовой вероятности, поэтому, при необходимости проводить одновременно много разных вычислений, они могут увеличить скорость процесса в невероятное число раз. Хотя мы по-прежнему далеки от создания такого приложения квантовой механики, исследователи оценили, что квантовый компьютер размером с лаптоп обладает потенциалом обработать помыслы всех людей с момента возникновения нашей расы за малую долю секунды.
Чтобы смоделировать не просто отдельные умы, но также их взаимодействия между собой и с окружающей средой, требование к вычислительному объёму вырастает на многие порядки величины. Однако хитроумная симуляция может изловчиться и срезать вычислительные углы с минимальной потерей качества. Смоделированные люди на смоделированной Земле совсем не будут скучать, если компьютер будет моделировать только то, что находится внутри космического горизонта. У нас нет возможности заглянуть за это расстояние, поэтому компьютер может спокойно проигнорировать его. Можно поступить ещё смелее и моделировать звёзды вокруг Солнца только во время смоделированных ночей, и только когда благодаря смоделированному ветру небо очищается от облаков. Когда никто не смотрит, небесный компьютерный симулятор может отдохнуть от создания соответствующих стимулов у всякого, кто
Такие смоделированные (или симулированные) миры будут убедительно подтверждать мнение Уилера о первичности информации. Создайте контуры, переносящие правильную информацию, и вы создадите параллельные реальности, которые столь же реальны для своих обитателей, как наша реальность для нас. Эти симуляции составляют восьмое множество вселенных, которое я буду называть
Вы живёте в симуляции?
Идея о компьютерном моделировании вселенных имеет долгую историю, уходящую корнями в идеи, выдвинутые в 1960-х годах пионером компьютеростроения Конрадом Цузе и цифровым гуру Эдвардом Фредкином. Я работал в IBM каждое лето на протяжении пяти лет учёбы в старших классах школы и колледжа; мой босс, не так давно почивший Джон Кок, сам был известным компьютерным специалистом и часто обсуждал идею Фредкина о том, что вселенная — это не что иное как гигантский компьютер, напряжённо считающий на чём-то вроде космического Фортрана. Эта идея поразила меня в плане того, как цифровая парадигма была доведена до абсурдного предела. За все эти годы я совсем не вспоминал о ней — до тех пор, пока мне не встретилось, совсем недавно, простое, но любопытное заключение оксфордского философа Ника Бострома.
Чтобы понять точку зрения Бострома (на которую также ссылается Моравец), сравним между собой степень трудности создания реальной вселенной и трудность создания смоделированных вселенной. Мы видели, что для создания реальной вселенной имеется множество препятствий. Если нам повезёт, мы не увидим плоды нашего труда, и это, в первую очередь, ставит вопрос о том, что побудило нас заняться этим.
Компьютерное моделирование вселенной — это совсем другое дело. Эволюция в направлении всё усложняющихся компьютеров со всё более увеличивающейся производительностью происходит неумолимо. Даже при современных рудиментарных технологиях мы не можем не поддаться искушению создавать смоделированные среды обитания; а если появятся ещё бо́льшие возможности — вообще трудно представить себе что-то более увлекательное. Вопрос не в том, создадут ли наши потомки смоделированные компьютерные миры. Мы уже делаем это. Но нам неведомо, насколько они будут реалистичными. Если возникнут внутренние препятствия для создания искусственного разума, то все вопросы снимаются. Однако Бостром, предполагая, что реалистичные симуляции возможны, приходит к следующему простому наблюдению.
Наши потомки будут готовы к созданию колоссального количества смоделированных вселенных, заполненных большим числом сознательных, разумных обитателей. Если вернувшись домой поздно вечером, можно будет расслабиться и запустить программу по созданию вселенных, то легко представить, что наши потомки будут делать это довольно часто. Давайте подумаем, к чему может привести подобный сценарий. В один прекрасный день космическая перепись, которая учитывает все разумные существа, может обнаружить, что число людей из плоти и крови бледнеет по сравнению с числом сделанных из чипов и байтов или их будущих аналогов. И, рассуждает Бостром, если отношение смоделированных людей к реальным людям станет колоссальным, то беспощадная статистика укажет, что мы
Вы можете возразить, что сейчас мы стремглав несёмся в зыбучие пески, куда в самом начале договорились не ходить. Как только мы пришли к выводу, что существует высокая вероятность того, что мы живём в компьютерной симуляции, как можно доверять чему-то, в том числе тем самым рассуждениям, которые привели нас к этому заключению? Наша уверенность во многом пошатнётся. Взойдёт ли завтра Солнце? Возможно, если тот, кто управляет симуляцией, не станет выдёргивать шнур из розетки. Можно ли доверять нашим воспоминаниям? Наверное можно, если тот, кто стучит по клавиатуре, не склонен подправлять их время от времени.
Тем не менее Бостром замечает, что вывод о том, что мы живём в симуляции, не полностью обрубает возможность для понимания нами настоящей, основополагающей реальности. Даже если мы верим, что живём в симуляции, мы по-прежнему можем установить одно свойство, которым определённо обладает лежащая в основе реальность: она допускает реалистичные компьютерные симуляции. В конце концов мы верим, что мы в такой и находимся. Скептицизм, порождённый подозрением о смоделированном характере нашей природы, находится в одном ряду с самим этим знанием, и поэтому никак не может его пошатнуть. Хотя в самом начале нашего обсуждения было полезно бросить якорь и объявить реальным всё, что выглядит реальным, такой шаг не был необходимым. Одна только логика не может гарантировать, что мы не в компьютерной симуляции.
Единственный способ избежать заключения о том, что мы можем оказаться в симуляции, состоит в поиске внутренних противоречий в этих рассуждениях. Возможно, ощущения не поддаются симуляции — тогда на этом точка. Может быть, продолжает Бостром, цивилизации по пути к технологическому совершенству, необходимому для создания разумных симуляций, неизбежно обратят эту технологию против себя, что приведёт к саморазрушению. Может быть, когда наши далёкие потомки будут способны создавать смоделированные вселенные, они не станут этого делать, например, по этическим соображениям, или просто потому, что другие текущие невероятные дела окажутся гораздо более интересными и поэтому, как отмечалось в случае с созданием вселенной, интерес к симуляции вселенных окажется на обочине.
Есть и другие лазейки, но достаточно ли их, чтобы выйти из положения?[36] Если нет, то вам, возможно, захочется немножко разнообразить вашу жизнь, как-то отличиться. Кто бы ни управлял симуляцией, в какой-то момент он обязательно устанет от статистов. Быть звездой — наилучший путь к долговечности.{123}
Взгляд за пределы симуляции
Если бы вы жили в симуляции, то смогли бы это понять? Ответ во многом зависит от того, кто управляет вашей симуляцией — назовём его Симулятором — и от того, каким образом запрограммирована ваша симуляция. Симулятор, например, может раскрыть вам свой секрет. Однажды, принимая душ, вы можете услышать мягкое «динь-динь» и, промыв глаза от шампуня, увидите окно на парящем экране монитора, в котором возникнет улыбающийся Симулятор. Может быть, это откровение случится в мировом масштабе с гигантскими открывшимися окнами и гремящим на всю планету голосом, объявляющим, что на самом деле на небесах существует Всемогущий Программист. Но даже если ваш Симулятор не склонен к саморекламе, то существуют менее очевидные способы дать подсказку.
Симуляции, приводящие к разумным существам, определённо достигнут порога минимальной точности, но, как и в случае с дизайнерской одеждой и дешёвой подделкой, качество и самосогласованность будут скорее всего варьироваться. Например, один из подходов к программированию симуляций — назовём его «эмерджентной, или проявляющейся стратегией» — будет состоять в использовании массы накопленного человечеством знания с осмысленным привлечением разных научных положений в зависимости от контекста. Столкновения между протонами в ускорителях частиц будут смоделированы с помощью квантовой теории поля. Траектория футбольного мяча будет смоделирована с помощью законов Ньютона. Реакция матери, наблюдающей за первыми шагами своего ребёнка, будет смоделирована совместными достижениями биохимии, физиологии и психологии. Действия лидеров правительства будут заимствованы из политики, истории и экономики. Будучи кусочно-собранной из различных подходов, сфокусированных на различных аспектах смоделированной реальности, проявляющаяся стратегия потребует внутренней самосогласованности для переноса процессов, номинально сконструированных в одном мире, в другой мир. Психиатру не надо знать клеточные, химические, молекулярные, атомные и субатомные процессы, лежащие в основе активности человеческого мозга — и для психиатрии это несомненное благо. Но при симуляции личности перед эмерджентной стратегией будет стоять задача самосогласованным образом объединить грубые и тонкие уровни информации, обеспечив, например, что эмоциональные и познавательные функции будут оптимально скоординированы с психохимическими данными. Такой тип пограничного сплетения характерен для всех явлений и всегда подталкивал науку к поиску более глубоких объяснений.
Симуляторы, которые используют эмерджентные стратегии, должны устранить несоответствия, возникающие при применении различных методов, и должны гарантировать, что сплетение происходит гладким образом. Это может потребовать подкруток и поправок, которые для обитателя симуляции проявятся в виде неожиданных изменений в окружающей среде без каких-либо очевидных причин и объяснений. Сплетение может оказаться не совсем эффективным; возникающие нестыковки могут нарастать со временем, принимая угрожающие размеры, так что мир окажется непоследовательным, и симуляция разрушится.
Возможный способ обойти эти проблемы состоит в использовании другого подхода — назовём его «ультра-редукционистской стратегией» — когда симуляция выполняется согласно одному-единственному набору фундаментальных уравнений, что, как представляется физикам, имеет место в случае реальной вселенной. Роль исходных данных в таких симуляциях играет математическая теория материи и фундаментальных взаимодействий, а также выбор «начальных условий» (как всё устроено в начальный момент симуляции); затем компьютер просчитает всё вперёд во времени, избегая тем самым проблем сплетения характеристик из эмерджентной стратегии. Однако, симуляции этого типа столкнутся со своими собственными вычислительными проблемами, и даже не с непосильным симулированием «всего на свете», а уже при симуляции поведения отдельных частиц. Если уравнения, с которыми будут оперировать наши потомки, будут похожи на современные — с непрерывно изменяющимися числами — то симуляции неизбежно будут использовать приближённые методы. Чтобы
Конечно же, под «ошибкой» я подразумеваю разницу между тем, что происходит в симуляции, и описанием, следующим из самых точных физических теорий, которые находятся в распоряжении симулятора. Но те, кто подобно вам находится внутри симуляции,
После разностороннего поиска возможных объяснений, ни одно из которых не будет способно полностью объяснить произошедшее, дерзкий мыслитель может выдвинуть радикально иную идею. Если континуальные физические законы, развиваемые в течение многих тысячелетий, принять за цифровые начальные данные для мощного компьютера и использовать для создания смоделированной вселенной, то ошибки от неизбежных приближений приведут к аномалиям того же самого типа, что и наблюдаются. «Вы считаете, что мы живём в компьютерной симуляции?», — спросите вы. «Да», — ответит ваш дерзкий коллега. «Да вы с ума сошли!», — возмутитесь вы. «Да? А вы взгляните», — ответит он и развернёт к вам монитор с изображённым смоделированным миром, запрограммированным им с помощью тех же самых фундаментальных законов физики, и — затаив дыхание от первой встречи с смоделированным миром — вы увидите, как смоделированные учёные размышляют над теми же самыми странными данными, которые вызвали затруднения и у вас.{124}
Конечно, если Симулятор задумает замаскироваться более тщательно, он может выбрать более агрессивную тактику. Когда начнут возникать противоречия, он может перезапустить программу и стереть аномалии из памяти обитателей. Поэтому, скорее всего будет преувеличением утверждать, что смоделированная реальность проявит свою истинную природу посредством глюков и перебоев. И ещё сложнее утверждать, что противоречия, аномалии, вопросы без ответа и забуксовавший прогресс будут отражать нечто большее, чем наши собственные научные неудачи. Разумная интерпретация при обнаружении подобных явлений будет состоять в том, что мы, учёные, должны работать ещё упорнее и проявлять больше фантазии для поиска объяснений. Однако, из этого причудливого сценария напрашивается следующий серьёзный вопрос. Если мы когда-нибудь действительно создадим смоделированный мир с явно разумными обитателями, то уместно ли полагать, что мы занимаем особое место в истории научно-технического прогресса — что мы стали самыми первыми создателями разумных симуляций?
Указания на искусственный разум и смоделированные миры дают почву для размышления о природе вашей собственной реальности.
Вавилонская библиотека
Во время моего первого семестра в колледже я записался на вводный курс по философии, который читал уже почивший Роберт Нозик. С самой первой лекции началось что-то невероятное. Нозик заканчивал писать свою объёмную книгу «Философские разъяснения» и использовал курс для отработки многих важных аргументов. Практически каждое занятие потрясало моё представление о мире, иногда весьма энергично. Для меня это стало неожиданным опытом — я думал, что сотрясение основ реальности исключительно прерогатива курсов по физике. Однако была существенная разница. Лекции по физике подрывали привычные взгляды на вещи посредством рассмотрения явлений, происходящих в совершенно незнакомых областях, когда объекты движутся быстро, либо являются очень тяжёлыми, либо имеют фантастически маленький размер. Лекции по философии ставили под сомнения привычные взгляды, раскачивая устои
Как-то раз после занятий Нозик спросил меня, чем я интересуюсь, и я браво заявил, что хочу изучать квантовую гравитацию и единые теории. Обычно на этом разговор и заканчивался, но Нозик использовал это как возможность раскрыть горизонты молодому человеку. «Что движет твоим интересом?» — спросил он. Я ответил, что хочу найти вечные истины, чтобы понять, почему всё устроено так, а не иначе. Наивно и хвастливо, конечно же. Но Нозик сначала внимательно меня выслушал, а потом развил эту идею дальше. «Допустим, что ты построил единую теорию, — сказал он. — Действительно ли она даст ответы на твои вопросы? Может, ты по-прежнему будешь задумываться, почему именно эта теория, а не другая, оказалась правильной теорией вселенной?» Конечно же, он был прав, но я ответил, что в процессе поиска объяснений может наступить момент, когда мы должны будем принять определённые вещи как данность. Именно этого и ждал от меня Нозик; в книге «Философские разъяснения» он развивал альтернативную точку зрения. Она основана на том, что он называл принципом изобилия, и является попыткой строить объяснения без «принятия определённых вещей как данности», без принятия чего-либо как истины сверху.
Стоящий за этой уловкой философский манёвр совершенно очевиден: следует ослабить вопрос. Если хотите избежать объяснения, почему одна теория чем-то выделена среди других, то тогда не выделяйте её. Нозик предлагает, чтобы мы считали, будто являемся частью мультивселенной, которая охватывает
Это будет последняя из рассматриваемых нами мультивселенных, потому что она самая необъятная из всех — настолько необъятная, насколько это возможно. Любая из когда-либо предложенных мультивселенных или тех, которые когда-нибудь будут предложены, сама состоит из возможных вселенных, и поэтому будет являться частью этого мегаконгломерата, который я буду называть
Любопытно, что Нозик отметил, что внутри его мультивселенной существует вселенная, состоящая из ничего. Абсолютного ничего. Не пустое пространство, а ничто, о котором вопрошал Готфрид Лейбниц в знаменитой фразе «Почему существует нечто, а не ничто?». Нозик не мог знать, что для меня это утверждение имело особый смысл. Когда мне было лет десять или одиннадцать, я наткнулся на фразу Лейбница и сильно озаботился этим вопросом. Я расхаживал по своей комнате, пытаясь ухватить, что значит ничто, часто заложив при этом одну руку за голову, думая, что попытка сделать невозможное — увидеть свою руку — поможет мне понять смысл полного отсутствия. Даже теперь, пытаясь представить абсолютное истинное ничто, небытие, я падаю духом. Полное ничто, с привычной нам позиции существующего нечто, есть самое полное отсутствие чего бы то ни было. И поскольку кажется, что ничто — это настолько проще, чем нечто — никаких законов в действии, никакой материи в игре, никакого пространства для заселения, никакого времени в течении — вопрос Лейбница попадает как раз в точку.
В окончательной мультивселенной
Теоретик, приученный говорить на языке математики, понимает всеобъемлющую мультивселенную Нозика как вселенную, где все возможные уравнения реализуются физически. Это такая версия рассказа Хорхе Луиса Борхеса «Вавилонская библиотека», в которой книги Вавилона написаны на языке математики и поэтому содержат все возможные осмысленные, непротиворечивые строчки из математических символов.[38] Некоторые из книг содержат известные нам формулы, такие как уравнения общей теории относительности и квантовой механики в приложении к известным в природе частицам. Однако, узнаваемые строки математических символов будут встречаться крайне редко. Большинство книг содержит уравнения, никем до сих пор не написанные, уравнения, которые в обычных условиях будут считаться чистой абстракцией. Идея окончательной мультивселенной в том, чтобы отказаться от этой привычной точки зрения. Больше не будет ситуации, когда большинство уравнений бездействуют, лёжа в спячке, и лишь несколько удачливых соотношений каким-то чудесным образом встроены в жизнь посредством физической реализации. Наоборот, каждая книга в библиотеке математического Вавилона
Предложение Нозика, если оформить его математически, даёт конкретный ответ на давно обсуждаемый вопрос. В течение столетий математики и философы задавались вопросом — математика изобретена или открыта? Витают ли математические понятия и законы где-то рядом, в ожидании отважного исследователя, который на них наткнётся? Или, поскольку этот исследователь скорее всего сидит за письменным столом, с карандашом в руках, быстро черкая заумные символы на бумаге, не являются ли полученные математические понятия и законы изобретением нашего разума в поиске порядка и системы?
На первый взгляд огромное количество математических достижений, нашедших своё применение в физических явлениях, убедительно свидетельствует в пользу того, что математика реальна. Примеров много. В широком диапазоне от общей теории относительности до квантовой механики физики обнаружили, что многочисленные математические открытия как будто по заказу изготовлены для физических приложений. Простой, но впечатляющий пример — это предсказание позитрона (античастицы электрона) Полем Дираком. В 1931 году при решении квантовых уравнений, описывающих движение электрона, Дирак обнаружил, что в математических выкладках возникает «постороннее» решение, которое описывает движение частицы, тождественной электрону, но с положительным электрическим зарядом (напомним, что у электрона заряд отрицательный). В 1932 году эта самая частица была обнаружена Карлом Андерсоном при тщательном изучении космических лучей, бомбардирующих Землю из космоса. То, что начиналось как манипуляции Дирака с математическими символами на бумаге, завершилось экспериментальным открытием первой частицы антиматерии в лаборатории.
Однако, скептик может возразить, что математику задаём именно мы. Мы сформировались в ходе эволюции таким образом, чтобы уметь находить закономерности в окружающей среде; чем лучше у нас это получается, тем выше наши шансы найти очередную порцию пищи. Математика как системный язык родилась из нашей биологической совместимости. С этим языком мы смогли систематизировать поиск новых закономерностей, выйдя за рамки тех, что обеспечивали просто банальное выживание. Но математика, подобно другим инструментам, развитым и освоенным нами в течение прошедших столетий, является человеческим изобретением.
Мой взгляд на математику периодически меняется. Когда я погружён в математическое исследование, которое хорошо продвигается, то часто чувствую, что этот процесс является открытием, а не изобретением. Я не знаю ничего более возбуждающего, чем наблюдать, как разрозненные кусочки математического паззла соединяются в единую непротиворечивую картину. Когда такое происходит, возникает чувство, что эта картина всегда там была, подобно тому как широкий простор выплывает из утреннего тумана. С другой стороны, когда я более объективно оцениваю математику, то моя уверенность пропадает. Математическое знание — это литературный продукт общения знающих людей на необычайно точном языке математики. И подобно литературе, написанной на одном из естественных мировых языков, математическая литература является продуктом человеческой изобретательности и фантазии. Это совсем не значит, что другие разумные формы жизни не могут прийти к такому же математическому результату, что и мы; очень даже могут. Однако, случись такое, это явилось бы отражением подобия нашего опыта (как необходимости считать, торговать, выживать и так далее), и поэтому вряд ли может считаться доказательством трансцендентного существования математики.
Несколько лет назад, в публичных дебатах по этому поводу, я сказал, что мог бы себе представить встречу с инопланетной формой жизни, во время которой, отвечая на вопрос о наших научных теориях, инопланетянин сказал: «А, математика... да, мы немного её поизучали. Сначала показалась многообещающей, но, в конце концов, завела в тупик. Давайте я покажу вам, как это на самом деле работает». Но, возвращаясь к моим собственным колебаниям, я на самом деле не знаю, как закончил бы своё предложение инопланетянин, а учитывая достаточно широкое определение математики (например, логические заключения, вытекающие из ряда предположений), я даже не уверен, ответы какого типа
Окончательная мультивселенная избавлена от двусмысленности в этом вопросе. Любая математика реальна в том смысле, что любая математика описывает какую-то реальную вселенную. Внутри этой мультивселенной любая математика так или иначе реализуется. Вселенная, управляемая уравнениями Ньютона и населённая исключительно твёрдыми бильярдными шарами (без какой-либо дополнительной внутренней структуры), является реальной вселенной; пустая вселенная с 666 пространственными измерениями, управляемая высокоразмерной версией уравнений Эйнштейна, тоже является реальной вселенной. Если окажется, что инопланетяне правы, то будут вселенные, описание которых не является математическим. Однако давайте пока оставим такой вариант в сторонке. Мультивселенной, реализующей все математические уравнения, будет достаточно, чтобы занять наше внимание; именно это и даёт нам окончательная мультивселенная.
Логическое обоснование мультивселенной
Отличие окончательной мультивселенной от других рассмотренных нами ранее проектов параллельных миров и является той причиной, которая привела нас к её рассмотрению. Теории мультивселенных из предыдущих глав не задумывались в качестве решения какой-то проблемы или как ответ на какой-нибудь вопрос. Некоторые из них дают ответы на вопросы или, по крайней мере, претендуют на ответы, но их не разрабатывали для этих целей. Как мы видели, некоторые теоретики полагают, что квантовая мультивселенная разрешает проблему квантовых измерений; некоторые полагают, что циклическая мультивселенная поднимает вопрос начала времени; некоторые полагают, что бранная мультивселенная проясняет, почему гравитация так сильно слабее других взаимодействий; некоторые полагают, что ландшафтная мультивселенная может объяснить наблюдаемое значение тёмной энергии; некоторые полагают, что голографическая мультивселенная объясняет данные по столкновениям тяжёлых атомных ядер. Но подобные приложения вторичны. Квантовая механика была разработана для описания микромира; инфляционная космология — для осмысления наблюдаемых свойств космоса; теория струн — для прокладки мостика между квантовой механикой и общей теорией относительности. Возникновение мультивселенных в этих теориях оказывается побочным продуктом.
Наоборот, окончательная мультивселенная не несёт никакой другой объяснительной нагрузки, помимо идеи о мультивселенной. Здесь преследуется только одна цель: выделить из нашего списка текущих дел задачу по поиску объяснения, почему наша вселенная привязана к такому набору математических законов, а не к другому. И совершается этот исключительный подвиг путём введения мультивселенной. Приготовленная специально для ответа на один-единственный вопрос, окончательная мультивселенная не имеет независимого смысла, присущего обсуждавшимся в предыдущих главах мультивселенным.
Такова моя точка зрения, и с ней можно не соглашаться. Есть философский взгляд на вещи (идущий от школы
Это особенная идея. Мы не привыкли думать, что осязаемая реальность построена из эфемерной математики. Смоделированные вселенные из предыдущего раздела дают конкретный и поучительный способ думать об этом. Вспомним знаменитый исторический эпизод, когда во время философского разговора на природе епископа Беркли и Самюэля Джонсона последний пнул ногой придорожный камень, выразив тем самым свою спонтанную реакцию на утверждение Беркли, что материя — это плод воображения. Представьте, однако, что неведомо от д-ра Джонсона его пинок произошёл в гипотетической очень точной компьютерной симуляции. В этом смоделированном мире ощущение от пинка д-ра Джонсона будет таким же убедительным, как и в исторической версии. Но компьютерная симуляция — это не более чем цепочка математических манипуляций, которые берут состояние компьютерной памяти в один момент — сложную конфигурацию битов — и переводят эти биты, согласно установленным математическим правилам, в другие конфигурации.
Тогда если вы пристально изучите математические преобразования, выполняемые компьютером во время жеста д-ра Джонсона, вы увидите, прямо внутри самой математики, и пинок, и отскок ноги, а также мысль и знаменитую фразу «Вот как я это опровергаю!». Подключите компьютер к монитору (или к какому-нибудь футуристическому интерфейсу), и вы увидите, как математический танец битов изображает д-ра Джонсона и его пинок. Но не допускайте, чтобы смоделированные «бантики» — системный блок, прикольный интерфейс и так далее — затемнили важный факт: под капотом нет ничего кроме математики. Измените математические правила, и танцующие биты отчеканят другую реальность.
А почему бы не пойти дальше? Я поместил д-ра Джонсона внутрь симуляции только потому, что этот пример демонстрирует поучительную связь между математикой и реальностью д-ра Джонсона. Но более глубокий ответ в том, что компьютерная симуляция — это несущественный промежуточный шаг, всего лишь мысленный трамплин между опытом осязаемого мира и абстракцией математических уравнений. Математика сама по себе — посредством установленных ею отношений, образованных связей и вовлекаемых преобразований — содержит д-ра Джонсона, его движения и мысли. Вам не нужен компьютер. Вам не нужны танцующие биты.
Если вы принимаете идею, что математика сама может посредством своей внутренней структуры охватить все до одного аспекты реальности — интеллект, большие камни, решительные пинки, сбитые ноги — вы придёте к представлению о том, что
Разумеется, такая точка зрения требует концептуального прыжка, совершить который можно уговорить не каждого; что касается меня, то я на него не решусь. Но для тех, кто решится, математика в картине мира займёт место не просто «здесь вокруг», она станет единственным, что находится «здесь вокруг». Тело математики, будь то ньютоновские уравнения, или эйнштейновские, или любые другие уравнения, не становится реальным от того, что возникают физические сущности, в которых оно реализуется. Математика — вся целиком — уже реальна; она не требует реализации. Различные наборы математических уравнений — это различные вселенные. Таким образом, окончательная вселенная является побочным продуктом такой точки зрения на математику.
Макс Тегмарк из Массачусетского технологического института, активно продвигающий идею окончательной мультивселенной (которую он называет «математической гипотезой вселенной»), объясняет этот взгляд с помощью такого рассуждения. Фундаментальное описание вселенной не должно привлекать понятия, смысл которых основывается на человеческом опыте или интерпретации. Реальность выходит за рамки нашего опыта, поэтому никаким фундаментальным образом она не должна зависеть от выдвинутых человеком идей. Точка зрения Тегмарка такова, что именно математика — понимаемая как наборы операций (подобных сложению), действующих на абстрактные наборы объектов (подобных целым числам), давая различные соотношения между ними (типа 1 + 2 = 3) — является тем языком для выражения утверждений, который лишён вредного человеческого влияния. Однако, что тогда может отличить тело математики от той вселенной, которую она описывает? Тегмарк считает, что правильный ответ — ничто. Если бы существовало некоторое свойство, отличающее математику от вселенной, то оно должно было быть нематематическим; иначе его можно добавить в математическую картину, что приведёт к потере его смысла. Однако, если следовать этой линии рассуждений, если данное свойство не имеет математической природы, то оно несёт отпечатки человеческого вмешательства, поэтому не может являться фундаментальным. Таким образом, нет никакого различия между тем, что мы привычно называем математическим описанием реальности, и её физическим воплощением. Они одинаковы. Нет такого переключателя, который ставит математику на «вкл». Математическое существование — это синоним физического существования. Поскольку такое отождествление справедливо для любой математики, возникает ещё одна дорога, ведущая нас к окончательной мультивселенной.
Хотя над этими любопытными рассуждениями интересно поразмышлять, моё отношение к ним остаётся скептическим. При рассмотрении проекта любой мультивселенной, я предпочитаю думать, что существуют процессы, пусть даже гипотетические — например, флуктуирующее поле инфлатона, столкновение бранных миров, квантовое туннелирование сквозь струнный ландшафт, распространение волны согласно уравнению Шрёдингера — которые, как нам представляется, приводят к возникновению этой мультивселенной. Я предпочитаю опираться в своих размышлениях на последовательность событий, которые, по крайней мере в принципе, могут привести к развитию такой мультивселенной. Тяжело представить, каким может быть такой процесс для окончательной мультивселенной; он должен приводить к различным математическим законам в разных областях. Мы видели, что в инфляционной и ландшафтной мультивселенных детали того, как проявляются физические закономерности, могут варьироваться от вселенной к вселенной; это обусловлено различиями в окружающей среде, такими как значения определённых полей Хиггса или форма дополнительных измерений. При этом основополагающие математические уравнения, действующие во всех вселенных, одинаковы. Поэтому какой процесс, оперирующий с заданным набором математических законов, может изменить эти математические законы? Это кажется совершенно невозможным, подобно тому как число пять не может стать числом шесть, как бы отчаянно оно не старалось.
Однако, прежде чем остановиться на том выводе, обратим внимание, что могут существовать области, которые
Как мы сейчас увидим, это приводит к механизму образования некоторой привилегированной части окончательной мультивселенной.
Симуляция Вавилона
Ранее отмечалось, что для изучаемых в физике типов уравнений компьютерные методы дают только аппроксимацию к математике. Типично такая ситуация возникает, когда непрерывные числа «перевариваются» цифровым компьютером. Например, в классической физике (где предполагается, что пространство-время непрерывно) бейсбольный мяч проходит через бесконечное число различных точек, по мере того как он летит с домашней базы в левое поле.{127} Отслеживание бесконечных положений мяча и бесконечных возможностей для скоростей в этих положениях всегда будет недостижимо. В лучшем случае компьютеры могут осуществить высокоточные, но всё равно приближённые вычисления, отслеживая мяч на каждой миллионной, или миллиардной, или триллионной доле сантиметра. Это прекрасно подходит для большинства целей, но всё равно является аппроксимацией. Квантовая механика и квантовая теория поля, вводя различные формы дискретности, отчасти исправляют ситуацию. Однако обе эти теории интенсивно используют непрерывно меняющиеся числа (значения волн вероятности, значения полей и так далее). Такие же рассуждения справедливы для всех остальных стандартных уравнений в физике. Компьютер способен выполнить приближённые вычисления, но не может точно смоделировать уравнения.[39]
Однако, существуют типы математических функций, для которых компьютерная симуляция может быть абсолютно точной. Они принадлежат к классу так называемых
Наоборот, компьютер, пытающийся просчитать невычислимую функцию, будет крутиться неопределённо долго, не приходя ни к какому ответу, независимо от его скорости и памяти. Так будет происходить при компьютерном вычислении точной непрерывной траектории бейсбольного мяча. В качестве более ощутимого примера представим смоделированную вселенную, в которой компьютер запрограммирован для создания поразительно работоспособного смоделированного повара, который готовит пищу для всех тех смоделированных обитателей — и только для них, — кто не готовит себе еду. Пока повар неистово печёт, жарит и парит, у него появляется аппетит. Вопрос: кого компьютер обяжет приготовить еду для повара?{128} Задумайтесь об этом, и голова у вас распухнет. Повар не может готовить для себя, потому что он готовит только для тех, кто не готовит для себя, но если повар не готовит для себя, то он относится к тем, для кого он должен готовить. Будьте уверены, компьютер справится не лучше вас. Невычислимые функции похожи на этот пример: они ставят в тупик способность компьютера завершить вычисление, и исполняемая компьютером симуляция зависает. Поэтому успешные вселенные, входящие в состав смоделированной мультивселенной, будут основываться на вычислимых функциях.
В этих рассуждениях предполагается, что существует пересечение между смоделированной и окончательной мультивселенными. Рассмотрим уменьшенную версию окончательной мультивселенной, включающую только те вселенные, которые возникают на основе вычислимых функций. Тогда, вместо того чтобы просто быть постулированной в виде ответа на один частный вопрос — почему эта вселенная реальна, а другие возможные вселенные нет? — уменьшенная версия окончательной мультивселенной может возникать как итог некоторого процесса. Армия компьютерных пользователей из будущего, возможно, не сильно отличающихся по темпераменту от сегодняшних энтузиастов игры Second Life, могла бы создать эту мультивселенную в результате своего ненасытного увлечения использованием симуляций, основанных каждый раз на новых уравнениях. Эти пользователи не смогут создать все смоделированные вселенные из математической библиотеки Вавилона, потому что те из них, которые основаны на невычислимых функциях, невозможно будет запустить. Но они будут непрестанно прокладывать себе дорогу сквозь вычисляемое крыло библиотеки.
Расширив первоначальные идеи Цузе, учёный-компьютерщик Юрген Шмидхубер пришёл к похожему заключению, но с другой точки зрения. Шмидхубер осознал, что на самом деле легче запрограммировать компьютер для создания сразу всех возможных вычислимых вселенных, чем индивидуально запрограммировать компьютеры для их создания одной за другой. Чтобы понять почему, представим программирование компьютера для симуляции игры в бейсбол. В каждой игре количество необходимой информации огромно: каждая деталь каждого игрока, физическая и ментальная, каждая деталь стадиона, арбитров, погоды и так далее. Каждая новая симуляция игры требует от вас задать новую груду данных. Однако, если вы решите смоделировать не одну или несколько игр, но вообще
Суть в том, что для задания какой-либо одной составляющей из большого набора требуется большое количество информации, а задание всего набора в целом зачастую гораздо проще. Шмидхубер обнаружил, что это заключение применимо к смоделированным вселенным. Программист, приглашённый для симуляции набора вселенных, основанных на определённом наборе математических уравнений, может пойти простым путём: подобно бейсбольному фанату, он может предпочесть написать одну, относительно короткую программу, которая создаст
Любой из этих сценариев — много пользователей, моделирующих много вселенных, или одна мастер-программа, моделирующая их все разом — пригоден для образования смоделированной мультивселенной. Поскольку возникающие вселенные будут основываться на широком наборе различных математических законов, можно эквивалентным образом считать, что эти сценарии генерируют часть окончательной мультивселенной — ту часть, что охватывает вселенные, основанные на вычислимых математических функциях.[40]
Недостаток генерации только части окончательной мультивселенной в том, что в уменьшенной версии не так ясно видна идея, которая изначально вдохновила Нозика на принцип изобилия. Если все возможные вселенные не существуют, если полная окончательная мультивселенная не генерируется, то опять всплывает вопрос, почему некоторые уравнения реализуются в природе, а другие нет. В частности, мы по-прежнему будем задаваться вопросом, почему вселенные, основанные на вычислимых уравнениях, занимают такое выделенное место под солнцем.
Продолжая крайне спекулятивную линию изложения этой главы, заметим, что разделение на вычислимые/невычислимые о чём-то нам говорит. Вычислимые математические уравнения позволяют обойти неудобные вопросы, которые были подняты в середине предыдущего столетия такими выдающимися мыслителями, как Курт Гёдель, Алан Тьюринг и Алонзо Чёрч. Знаменитая
Будет ли у
У корней реальности
В смоделированной мультивселенной нет никакой неоднозначности относительно того, какая вселенная «реальна» — то есть какая вселенная расположена у корней ветвящегося дерева смоделированных миров. Эта та вселенная, где находятся компьютеры, поломка которых приведёт к обрушению всей мультивселенной. Смоделированный обитатель может моделировать свой собственный набор смоделированных вселенных на смоделированных компьютерах, и также могут поступить обитатели этих симуляций, но всё же существуют реальные компьютеры, в которых все эти многоуровневые симуляции являются не более чем лавиной электрических импульсов. Нет никакой неопределённости насчёт того, какие факты, системы и законы являются реальными в традиционном смысле: именно по ним работает корневая вселенная.
Однако, типичный смоделированный учёный в смоделированной мультивселенной может иметь другую точку зрения. Если эти учёные обладают достаточной автономией — если симуляторы довольно редко подправляют (если вообще это происходит) память обитателей или вмешиваются в естественный ход событий — тогда, на основе нашего собственного опыта можно предвидеть, что эти учёные достигнут больших результатов в понимании математического кода, управляющего их миром. Они будут считать этот код законами природы. Тем не менее, их законы необязательно будут тождественны законам, управляющим реальной вселенной. Их законы должны быть достаточно хороши в том смысле, что при создании компьютерной симуляции должна возникать вселенная с разумными обитателями. Если есть много разных наборов математических законов, считающихся достаточно хорошими, то вполне может существовать всё пополняющееся сообщество смоделированных учёных, убеждённых в справедливости математических законов, которые совсем не являются фундаментальными, а просто были выбраны кем-то, кто запрограммировал симуляцию. Если мы являемся типичными обитателями такой мультивселенной, то из вышеприведённых рассуждений следует, что вера в науку как дисциплину, нацеленную на поиск фундаментальных истин относительно реальности — корневой реальности, расположенной у подножия дерева, — будет подорвана.
Такая возможность, конечно, не очень приятная, но не настолько, чтобы не дать мне уснуть. Пока у меня не перехватит дыхания от образа увиденной разумной симуляции, я не стану серьёзно рассматривать возможность того, что мы находимся в одной из них. Давайте забежим в будущее и допустим, что разумные симуляции однажды будут созданы (что само по себе под большим вопросом). Я хорошо могу себе представить, что когда технологические возможности цивилизации позволят впервые запустить подобные симуляции, они вызовут невероятный интерес. Но долго ли он продержится? Я подозреваю, что новизна создания искусственных миров, обитатели которых не в курсе своего смоделированного статуса, быстро сойдёт на нет; у нас уже так много реальности на телевидении, за которой мы можем наблюдать.
Но если отпустить нашу фантазию свободно полетать по этой спекулятивной территории, то мне кажется, что будущее за приложениями, которые устанавливают контакт между смоделированными и настоящими мирами. Возможно, смоделированные обитатели смогут переходить в реальный мир или в смоделированном мире к ним смогут присоединяться их настоящие биологические прототипы. Со временем различие между реальными и смоделированными существами может стать анахронизмом. Такие сращённые союзы мне представляются наиболее возможным вариантом. В этом случае смоделированная мультивселенная будет содействовать расширению реальности — нашей реальности, нашей реальной реальности — самым осязаемым способом. Это станет ещё одной характерной чертой того, что мы называем «реальностью».
Глава 11. Пределы исследования
Будущее и мультивселенные
Исаак Ньютон существенно расширил научное познание. Он открыл, что несколько математических уравнений могут описать движения тел как здесь, на Земле, так и выше, в просторах космоса. Размышляя над силой и простотой его результатов, можно было бы подумать, что уравнения Ньютона отражают вечные истины, начертанные на своде космоса. Но сам Ньютон так не думал. Он полагал, что Вселенная значительно более сложна и загадочна, чем следует из его уравнений; позже он писал: «Я не знаю, каким меня воспринимает мир, но сам я ощущаю себя ребёнком, играющим на берегу и подбирающим камушки и ракушки, более гладкие и красивые, чем остальные, в то время как передо мной лежит необъятный и неисследованный океан истины». Прошедшие с тех пор столетия лишь подтвердили это ощущение.
Я рад этому. Если бы уравнения Ньютона обладали неограниченной применимостью, правильно описывая любые явления, на малых или больших расстояниях, с лёгкими или тяжёлыми массами, на больших и малых скоростях, последующая научная одиссея приобрела бы совершенно другой характер. Уравнения Ньютона учат многому об устройстве окружающего нас мира, но их неограниченная применимость означала бы, что во Вселенной нет ничего примечательного, ни там, ни здесь. Поняв, как устроена физика на обычном масштабе, можно было бы успокоиться и ничего больше не делать. Всё то же самое было бы здесь, там и в любом другом месте.
Продолжая исследования Ньютона, учёные ступили на земли далеко за пределами применимости его уравнений. Обнаруженное нами потребовало стремительного переосмысления наших представлений о реальности. Такое переосмысление даётся нелегко. Новые идеи тщательным образом изучаются научной общественностью и зачастую им оказывается резкое сопротивление; и лишь тогда, когда накапливается достаточное количество подтверждённых фактов, новая точка зрения принимается. Именно так и должно быть. Нет никакой необходимости в поспешной оценке. Реальность подождёт.
Центральный факт, находящий своё убедительное подтверждение на протяжении нескольких последних веков теоретического и экспериментального развития, состоит в том, что на обычный опыт нельзя полагаться при изучении явлений, выходящих за рамки обычного. И с какими бы радикальными явлениями не столкнулась новая физика в экстремальных условиях — описываемыми общей теорией относительности, квантовой механикой и теорией струн, — если она окажется правильной, тот факт, что это потребует радикально новых идей, совсем не удивителен. Основная гипотеза науки заключается в том, что на всех масштабах имеются закономерности и модели, но как предвидел сам Ньютон, нет никакой причины ожидать, что эти модели будут повторяться на всех масштабах.
Сюрприз будет в том, если сюрпризов не будет.
Безусловно, то же самое справедливо и для того, с чем физика столкнётся в будущем. Настоящее поколение физиков никогда не знает, как история науки оценит их труды — как приятное времяпрепровождение, как мимолётное увлечение, как трамплин для будущих открытий, или как достижения, которые пройдут испытания временем. Такая локальная неопределённость уравновешивается одной из самых приятных сторон физики — глобальной стабильностью; новые теории, как правило, не отбрасывают старые, на место которых они приходят. Как мы уже обсуждали, хотя новым теориям может потребоваться акклиматизация на новых гранях природы реальности, они почти никогда не оспаривают значимости предыдущих открытий. Наоборот, они их впитывают в себя и развивают далее. По этой причине, для истории физики характерна впечатляющая последовательность.
В этой книге мы рассмотрели нового кандидата, претендующего на роль стать новым главным открытием в развитии физики: мы рассмотрели возможность, что наша Вселенная является частью мультивселенной. На этом пути нам встретились девять вариаций на тему мультивселенной, сведённые вкратце в табл. 11.1. Хотя эти вариации сильно различаются в деталях, все они предполагают, что картина реальности, которую нам рисует здравый смысл, лишь часть чего-то большего. Все они отмечены гением человеческой изобретательности и творчества. Однако, для того чтобы установить, стоит ли за какой-нибудь из них нечто большее, чем просто математические размышления человеческого разума, нам потребуется гораздо больше знаний, вычислений, достижений, экспериментов и наблюдений, чем мы пока располагаем. Поэтому лишь будущее покажет, оправданно или нет делать ставку на то, что параллельные вселенные окажутся вписаны в следующую главу истории физики.
Таблица 11.1. Обзор различных версий параллельных вселенных
| Модель параллельных вселенных | Описание |
|---|---|
| Лоскутная мультивселенная | Условия в бесконечной вселенной обязательно повторяются на просторах космоса, что приводит к параллельным мирам. |
| Инфляционная мультивселенная | Вечная космологическая инфляция приводит к огромной цепочке пузырьков-вселенных, один из которых — это наша Вселенная. |
| Бранная мультивселенная | В бранном сценарии, основанном на теории струн, или M-теории, предполагается, что наша Вселенная существует на трёхмерной бране, которая находится внутри пространства с большей размерностью, возможно, населённого другими бранами — другими параллельными вселенными. |
| Циклическая мультивселенная | Столкновения между бранными мирами могут выглядеть как процесс рождения, подобный Большому взрыву, что приводит к вселенным, параллельным во времени. |
| Ландшафтная мультивселенная | При объединении инфляционной космологии и теории струн множество различных форм дополнительных измерений в теории струн приводят ко множеству различных пузырьков-вселенных. |
| Квантовая мультивселенная | Из квантовой механики следует, что каждое возможное событие, закодированное своей волной вероятности, реализуется в своей вселенной, одной из гигантского ансамбля параллельных вселенных. |
| Голографическая мультивселенная | Голографический принцип утверждает, что наша Вселенная является точным отражением явлений, происходящих на удалённой граничной поверхности, являющейся физически эквивалентной параллельной вселенной. |
| Смоделированная мультивселенная | Вполне возможно, что однажды технологический прогресс приведёт к созданию искусственных смоделированных вселенных. |
| Окончательная мультивселенная | Принцип изобилия утверждает, что каждая возможная вселенная реальна, поэтому снимается вопрос, почему одна из возможностей — наша — является выделенной. Такие вселенные служат реализацией всех возможных математических уравнений. |
Книга, которую вы сейчас держите, в чём-то похожа на метафорическую книгу природы. В этой последней главе я бы с радостью хотел свести всё воедино и ответить на самый главный здесь вопрос: вселенная или мультивселенная? Но я не могу. Таков характер исследований, происходящих на переднем крае науки. Вместо этого я предлагаю рассмотреть, в каком направлении могла бы далее развиваться идея мультивселенной, а также подчеркнуть её статус в настоящий момент. Для этого позвольте озвучить пять центральных вопросов, которые будут занимать внимание физиков в последующие годы.
Фундаментальна ли модель Коперника?
Закономерности и модели, проявляющиеся с очевидностью в наблюдениях и в математике, очень важны для формулировки физических законов. Также поучительны модели иного сорта, касающиеся природы физических законов, принимаемые каждым последующим поколением. Эти модели отражают то, как научное открытие меняет точку зрения человечества на его место в космическом мироустройстве. В течение приблизительно пяти столетий превалировала коперниканская точка зрения. Всё вокруг, от восхода и заката солнца, движения созвездий по ночному небу, до ведущей роли, которую каждый из нас играет в своём внутреннем мире, всё указывает на то, что мы являемся центром, вокруг которого вертится космос. Однако объективные методы научного исследования постоянно вносили коррективы в эту точку зрения. Раз за разом мы убеждались, что если бы человечество вдруг исчезло, то устройство Вселенной вряд ли бы изменилось. Нам пришлось отказаться от своей веры в то, что Земля занимает центральное место в обществе своих соседей, а Солнце находится в центре галактики, а Млечный Путь — в центре всех галактик, и даже отказаться от того, что протоны, нейтроны и электроны — то, из чего мы сделаны, — это центральные ингредиенты в космическом рецепте. Было время, когда выступления против укоренившейся коллективной мании величия рассматривались как прямая угроза человеческим ценностям. Но со временем просвещённость стала цениться более высоко.
На протяжении всей книги мы двигались к тому, что можно назвать апофеозом скорректированной системы Коперника. Наша Вселенная может и не быть центральным элементом в космическом мироустройстве. Так же как наша планета, звёзды и галактика, наша Вселенная может оказаться лишь одной из великого множества вселенных. Идея о том, что картина реальности, основанная на понятии мультивселенной, расширяет и, возможно, завершает коперниковскую систему, весьма любопытна. Но ключевой факт, который возвышает концепцию мультивселенной над пустыми спекуляциями, состоит в следующем. Нельзя сказать, что учёные целенаправленно работают над тем, чтобы расширить революционные взгляды Коперника. Они не вынашивают в своих затемнённых лабораториях планы по шлифовке картины Коперника. Вместо этого учёные занимаются тем, чем занимались всегда: на основе полученных данных и наблюдений они выдвигают математические теории для описания фундаментальных составляющих вещества и сил, которые контролируют их поведение, эволюцию и взаимодействия. Примечательно, что прилежно следуя логике этих теорий, исследователи наталкиваются то на одну возможную мультивселенную, то на другую. Прокатитесь по любой из наиболее оживлённых научных магистралей, будьте минимально бдительными — и вы увидите неплохой набор разнообразных потенциальных мультивселенных. Избежать их гораздо сложнее, чем с ними встретиться.
Возможно, в будущем исследователи по-другому расценят развитие коперниковских взглядов. Но пока дела обстоят так, что чем больше мы понимаем, тем менее центральным оказывается наше положение. Если научные исследования, которые мы обсуждали выше, будут и дальше указывать нам на мультивселенный сценарий, то это станет естественным шагом в завершении коперниковской революции спустя пятьсот лет развития.
Могут ли быть проверены научные теории мультивселенных?
Хотя концепция мультивселенной хорошо ложится на коперниковскую философию, она качественно отличается от нашего предыдущего отступления от центра. Привлекая миры, которые, возможно, нам никогда не удастся исследовать — либо с желаемой точностью, либо, в некоторых случаях, вообще никак, — мультивселенные воздвигают, по всей видимости, значительные барьеры для научного познания. Независимо от точки зрения на место человечества во Вселенной, мы придерживаемся того широко признанного предположения, что посредством аккуратно выполненных экспериментов, наблюдений и математических вычислений, наша способность к расширению границ познания неограниченна. Однако если мы являемся частью мультивселенной, то разумно ожидать, что в лучшем случае мы можем изучить нашу Вселенную, наш небольшой уголок космоса. Но более всего удручает то, что привлекая идею мультивселенной, мы попадаем в область непроверяемых теорий — теорий, основанных на историях из разряда «это так, потому что так», объясняющих всё, что мы наблюдаем, утверждениями типа «это случилось, потому что случилось».
Однако, как я уже излагал, концепция мультивселенной гораздо изящнее. Существуют различные способы получения проверяемых предсказаний в теории с мультивселенной. Например, хотя конкретные вселенные, составляющие некоторую мультивселенную, могут значительно различаться, у них могут быть общие свойства, поскольку они возникают из одной теории. Если нам не удастся обнаружить эти свойства с помощью измерений, проводимых здесь, во Вселенной, где мы живём, это покажет, что гипотеза мультивселенной неверна. Подтверждение этих свойств, особенно если они окажутся новыми, укрепит уверенность в правоте теории.
Есть и другой способ. Если общие для всех вселенных свойства отсутствуют, но есть корреляция между разными физическими свойствами, то это может привести к другому классу проверяемых предсказаний. Например, мы видели, что если во всех вселенных, где в списке частиц присутствует электрон, должны также присутствовать другие ещё не обнаруженные типы частиц, то неспособность обнаружить эти частицы экспериментально здесь, в нашей Вселенной, приведёт к тому, что гипотезу мультивселенной надо будет отбросить. Обнаружение неизвестных частиц укрепит уверенность в правоте теории. Аналогичным образом, более сложные корреляции, когда вселенные, список частиц которых включает, скажем, все известные частицы (электроны, мюоны,
Если такие тесные корреляции отсутствуют, то следует попытаться рассмотреть способ варьирования физических свойств от вселенной ко вселенной — это также может привести к предсказаниям. Например, на просторах рассматриваемой мультивселенной космологическая постоянная может иметь широкий диапазон значений. Но если для огромного большинства вселенных значения космологической постоянной согласуются с тем, что показывают проведённые здесь измерения (рис. 7.1), то наше доверие к такой мультивселенной заслуженно возрастает.
Наконец, даже если большинство вселенных в данной мультивселенной имеет свойства, отличные от наших, то можно привлечь ещё один способ диагностики. Можно опереться на антропный принцип и рассматривать только те вселенные в мультивселенной, которые благоприятствуют нашей форме жизни. Если значительное большинство в этом подклассе вселенных имеет общие с нами свойства — если наша Вселенная типична среди тех, условия в которых позволяют нам существовать, — то уверенность в этой мультивселенной будет крепнуть. Если же мы нетипичны, мы не можем отбросить эту теорию, но это является привычным ограничением при статистических рассуждениях. Маловероятные события могут происходить, и иногда они действительно происходят. И в этом случае чем менее мы типичны, тем менее убедительной будет данная теория с мультивселенной. Если среди всех поддерживающих жизнь вселенных в данной мультивселенной наша Вселенная будет выделяться, как белая ворона, это даст весомый аргумент, чтобы отказаться от этой модели мультивселенной.
Поделиться книгой: