Высший замысел
Шрифт:
Начальная конфигурация «планерного ружья». «Планерное ружье» примерно в десять раз больше «планера».
Конвей и его студенты создали этот игровой мир, желая узнать, может ли вселенная, фундаментальные законы которой так же просты, как те, что установлены ими для этой игры, содержать объекты настолько сложные, что они смогут воспроизводить самих себя. Существуют ли в мире игры «Жизнь» такие составные объекты, которые, попросту следуя в течение нескольких поколений (т. е. временных шагов) исходным законам игры, породят другие объекты, подобные себе? Конвей и его студенты не только смогли продемонстрировать, что это возможно, но даже показали, что подобный объект может, в некотором смысле, быть умным! Что мы имеем в виду? Уточним: они показали,
«Планерное ружье» через 116 поколений (этапов). Со временем «планерное ружье» изменяет форму, испускает «планер» и возвращается к своим начальным конфигурации и положению.
Затем оно повторяет процесс бесконечно.
Чтобы почувствовать, как это работает, рассмотрим, что происходит, когда «планеры» наталкиваются на простой «блок» живых клеток размером 2x2. Если «планеры» приближаются подходящим путем, то ранее неподвижный блок сдвинется либо к источнику «планеров», либо от него. Фактически все основные функции современного компьютера, такие как логические вентили И и ИЛИ, также могут быть созданы из «планеров». При таком подходе потоки «планеров» можно использовать для передачи и обработки информации, подобно тому как в физическом компьютере используются электрические сигналы. Как и в нашем мире, такие самовоспроизводящиеся фигуры являются сложными объектами. По одной из оценок, основанной на давней работе венгро-американского математика Джона фон Неймана (1903–1957), минимальный размер самовоспроизводящейся фигуры в игре «Жизнь» — десять триллионов клеток, что примерно равно количеству молекул в одной человеческой клетке.
Живые существа можно рассматривать как сложные системы ограниченного размера, которые стабильны и могут самовоспроизводиться. Описанные выше объекты удовлетворяют условию воспроизводства, но, вероятно, нестабильны: слабое возмущение извне вполне может разрушить чувствительный механизм. Однако легко представить себе, что немного усложненные законы позволят создать и более сложные системы со всеми признаками жизни. Представьте себе существо такого типа, объект в мире, подобном конвеевскому. Такой объект будет реагировать на воздействия окружающей среды и, следовательно, выглядеть принимающим решения. Будет ли такая жизнь знать о своем существовании? Будет ли она обладать самосознанием? Мнения по этому вопросу резко расходятся. Некоторые считают, что осознание своего существования присуще только людям. Это наделяет их свободой воли — способностью делать выбор между различными возможностями действий.
Как определить, обладает ли существо свободой воли? Если мы встретим инопланетянина, как распознать, робот это или существо, обладающее собственным разумом? Поведение робота будет полностью детерминировано, в отличие от разумного существа, обладающего свободой воли. Следовательно, в принципе робота можно будет определить по предсказуемости его действий. Но, как мы уже говорили в главе 2, это может оказаться трудным до невозможности, если существо крупное и сложно устроенное. Мы не можем точно решать даже уравнения для трех и более взаимодействующих друг с другом частиц. А поскольку инопланетянин размером с человека содержал бы около тысячи триллионов триллионов частиц, даже если бы он был роботом, то было бы невозможно решить уравнения и предсказать, что он будет делать. Поэтому мы должны сказать, что любое сложное существо обладает свободой воли, имея в виду, что это есть не его фундаментальное свойство, а лишь признание нашей неспособности произвести расчеты, которые позволили бы нам предсказать его действия.
Пример с конвеевской игрой «Жизнь» показывает, что даже очень простой набор законов может произвести сложные свойства, подобные тем, что присущи разумной жизни. Должно существовать много наборов законов, обладающих этим свойством. Что выбирает законы, управляющие нашей Вселенной? Так же, как и во вселенной Конвея, законы нашей Вселенной определяют развитие системы, учитывая ее состояние в любой момент. В мире Конвея творцами являемся мы — это мы выбираем начальное состояние вселенной, определяя объекты и их расположение в начале игры.
В нашей физической Вселенной аналогами таких
Если полная энергия вселенной должна всегда оставаться нулевой и если для создания тела нужно потратить энергию, то как же целая вселенная может быть создана из ничего? Вот зачем нужен закон гравитации. Поскольку гравитация притягивает, гравитационная энергия отрицательна: чтобы разделить связанную гравитацией систему — такую, например, как Земля с Луной, — нужно приложить усилия. Эта отрицательная энергия может быть уравновешена положительной энергией, необходимой для создания материи, но это не так уж просто. Отрицательная гравитационная энергия Земли, например, составляет менее чем одну миллиардную положительной энергии материальных частиц, из которых Земля состоит. Такое тело, как звезда, будет иметь больше отрицательной гравитационной энергии, и чем звезда меньше, чем ближе различные ее части друг к другу, тем больше будет эта отрицательная гравитационная энергия. Но прежде чем она сможет превысить положительную энергию материи, звезда сожмется и превратится в черную дыру, а черные дыры имеют положительную энергию. Вот почему пустое пространство стабильно. Тела, подобные звездам или черным дырам, не могут появиться просто так, из ничего. А вот вселенная целиком может.
Из-за того что пространство и время формируются гравитацией, пространство-время может быть локально стабильным, но глобально нестабильным. В масштабе всей вселенной положительная энергия материи можетуравновешиваться отрицательной гравитационной энергией, и потому нет ограничения для возникновения целых вселенных. Поскольку существует гравитация, вселенная может возникнуть самопроизвольно из ничего путем, о котором рассказано в главе 6. Самопроизвольное рождение и есть причина того, что Вселенная существует. Нет необходимости призывать на помощь Бога, чтобы он поджег фитиль и дал начало развитию Вселенной. Именно поэтому есть что-то, вместо того чтобы не было ничего, поэтому существуем и мы.
Почему законы нашей Вселенной таковы, какими мы их описали? Окончательная теория Вселенной должна быть непротиворечива и должна предсказать конечные результаты для тех величин, которые мы можем измерить. Мы увидели, что требуется наличие закона, подобного закону гравитации, а прочитав главу 5, убедились: для того чтобы теория гравитации предсказала конечные величины, она должна обладать так называемой суперсимметрией между фундаментальными взаимодействиями в природе и материей, на которую они действуют. М-теория является общей суперсимметричной теорией гравитации. Поэтому М-теория — единственныйкандидат на место полной теории Вселенной. Если же она конечна — а это еще надо доказать, — то она будет моделью вселенной, способной к самопроизвольному возникновению. Мы должны быть частью такой вселенной, поскольку другой непротиворечивой модели нет.
М-теория и есть та единая теория, которую надеялся найти Эйнштейн. То, что мы, люди, сами являясь всего лишь скоплением фундаментальных природных частиц, смогли столь близко подойти к пониманию законов, управляющих нами и нашей Вселенной, представляет собой великую победу. Но, возможно, истинное чудо в том, что абстрактные логические рассуждения привели нас к уникальной теории, предсказывающей и описывающей огромную изумительно разнообразную Вселенную, простирающуюся перед нашим взором. Если теория подтвердится наблюдениями, это станет успешным завершением поисков, длившихся более 3000 лет. Тогда мы разгадаем Высший замысел.