Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс
Шрифт:
Простота – это всегда нечто вожделенное в науке, и в поиске простоты мы разбираем сложные явления на составные части. Стремление к простоте покоится на предположении, что в природе должна действовать некая единая сила, а гравитационные, слабые электрические и сильные ядерные взаимодействия – всего лишь ее проявления. А это предположение, в свою очередь, есть следствие общей идеи о том, что может существовать единый тип вещества (или материи, или поля, или пока немыслимого чего-то), из которого вырастает все многообразие – вырастает, следуя принципам столь же фундаментальным и столь же простым.
При всей неотразимой притягательности идеи простоты нет никаких гарантий, что сама природа испытывает к простоте такой же интерес, как и те, кто пытается природу описать и исследовать. И если идея эмерджентных свойств [3]
У сложности есть два измерения: во-первых, это длина сообщения, которое необходимо для описания явления, а во-вторых, продолжительность эволюционной истории явления. С этой точки зрения картина Джексона Поллока сложна по первому измерению и проста по второму, тогда как гладкая галька на пляже проста по первому измерению и сложна по второму. Простоту, к которой стремится наука, можно представить как сокращение длины описания – например, сведение описания к уравнению. Но не получится ли здесь обратной пропорции между достигнутым уровнем простоты и полученным при этом уровнем погрешности?
3
Несводимость свойств системы к сумме свойств ее компонентов.
Конечно, было бы очень хорошо, если бы все в конечном счете оказывалось простым или поддавалось простому описанию. Но некоторые вещи можно лучше и более точно объяснить лишь в их сложности – и тут опять на ум приходят биологические системы. Сопротивление этой слишком диссипативной форме редукционизма поможет опровергнуть нелепые обвинения в том, что наука не видит в жемчужине ничего, кроме симптома болезни устрицы.
Вселенная
Сет Ллойд
Профессор квантовой механики, Массачусетский технологический институт. Автор книги Programming the Universe: A Quantum Computer Scientist Takes on the Cosmos [4] .
Да-да, я знаю. Вселенной уже примерно 13,8 миллиарда лет, и она, вероятно, проживет еще 100 миллиардов лет или больше. Кроме того, если Вселенной пора на пенсию, то куда ее поселить? Штат Флорида для нее маловат… Но точно пора отправить на пенсию научную идею, которой всего 2500 лет и которая гласит, что Вселенная – это простой объем пространства и времени, вмещающий в себе все. Космология XXI века решительно настаивает: то, что мы видим в космосе – звезды, галактики, пространство и время от момента Большого взрыва, – не включает в себя всю реальность. Космос, купи себе кондоминиум.
4
Сет Ллойд. Программируя Вселенную. Квантовый компьютер и будущее науки / пер. Анны Стативки. М.: Альпина нон-фикшн, 2014.
Итак, что же такое Вселенная? Чтобы проверить свои знания, закончите следующее предложение. Вселенная …
(а) … состоит из всех вещей, видимых и невидимых, – то есть она была, есть и будет.
(b) … возникла 13,8 миллиарда лет назад в ходе колоссального Большого взрыва и включает в себя все планеты, звезды, галактики, пространство и время.
(c) … была вылизана с соленых краев первичной огнедышащей ямы языком гигантской коровы.
(d) … это все вышеперечисленное.
Идея Вселенной как наблюдаемого и поддающегося измерению объекта существует уже тысячи лет. Эти наблюдения и измерения были столь успешны, что сегодня мы знаем о происхождении Вселенной больше, чем о происхождении жизни на Земле. Но успех наблюдающей космологии привел нас к тому, что больше невозможно отождествить Вселенную в терминах вышеприведенного ответа (а) с наблюдаемым космосом (ответ (b)). Те самые наблюдения, которые установили подробную историю Вселенной, предполагают, что наблюдаемый космос –
Это большой удар. Научная концепция Вселенная в целом равна наблюдаемой Вселенной признала свое поражение. Может быть, в этом нет ничего страшного. Что плохого во Вселенной, которая простирается на бесконечное, не поддающееся познанию пространство? Но нам наносят всё новые удары. Чем глубже космологи вгрызаются в прошлое, тем больше они находят указаний на то, что, к лучшему это или к худшему, за горизонтом нашего знания лежит нечто большее, чем просто бесконечное пространство. Используя экстраполяцию по времени назад к Большому взрыву, космологи выявили эпоху, которая называется инфляцией и в которую Вселенная многократно удваивалась в размере за малую долю секунды. По большей части пространство-время состоит из чего-то очень быстро расширяющегося. Наша собственная Вселенная, сама по себе бесконечная, – это всего лишь «пузырек», образовавшийся в этом инфляционном море.
Дальше – хуже. Инфляционное море содержит бесчисленное множество других пузырьков, каждый из которых тоже представляет собой бесконечную самостоятельную вселенную. В разных пузырьках законы физики могут принимать разные формы. В каком-то другом пузырьке-вселенной электрон имеет другую массу. Еще в одном пузырьке электронов просто не существует. Поскольку многопузырьковая вселенная состоит не из одного, а из многих космосов, ее часто называют Мультивселенной. Эти беспорядочность, непостоянство Мультивселенной могут показаться совсем непривлекательными (Уильям Джеймс, который ввел в употребление слово «Мультивселенная», называл ее «гулящей девкой»), но от них никуда не деться. Последний удар по идее единства Вселенной наносят законы квантовой механики, которые фиксируют, что Вселенная продолжает постоянно расщепляться на много историй или на много миров, и мир, который мы наблюдаем опытным путем, – лишь один из них. В других мирах содержатся события, которые не происходили в нашем мире.
Через две тысячи лет после ее зарождения представлению о Вселенной как наблюдаемом космосе пришел конец. За пределами досягаемости нашего видения существует бесконечная россыпь галактик. За пределами этой бесконечной россыпи, в инфляционном море постоянно возникают и лопаются бесконечное множество пузырьков-вселенных. Ближе к нам, но столь же недосягаемые, плодятся и размножаются множественные миры квантовой механики. Космолог из Массачусетского технологического института Макс Тегмарк называет эти три вида разрастающихся реальностей мультивселенными типа I, типа II и типа III. Но ведь где-то это должно закончиться? Вообще говоря, единая, доступная наблюдению Вселенная выглядела более достойно.
Однако не все так безнадежно. Множественность сама по себе представляет собой некое единство. Мы сейчас знаем, что Вселенная содержит в себе больше, чем мы когда-либо сможем увидеть, услышать или потрогать. Вместо того чтобы видеть в множественности физических реалий проблему, давайте лучше смотреть на нее как на благоприятную возможность.
Предположим, что все, что могло бы существовать, действительно существует. Мультивселенная – это не дефект, а особенность. Нам надо быть осторожными: набор всех явлений, которые могли бы существовать, – это скорее предмет метафизики, нежели физики. Тегмарк и я показали, что с небольшим ограничением мы тем не менее можем отступить от грани метафизики. Предположим, что физическая Мультивселенная содержит вещи, которые локально конечны – в том смысле, что любая конечная вещь может быть описана конечным объемом информации. Набор локально конечных явлений хорошо определен математически: он состоит из явлений, поведение которых можно смоделировать на компьютере (точнее говоря, на квантовом компьютере). Поскольку и та Вселенная, которую мы наблюдаем, и разнообразные другие вселенные локально конечны, то все они содержатся в этой поддающейся вычислениям Вселенной. В том числе (где-то там) – гигантская корова.