Текст книги "Наука Плоского мира"

Эйнштейновская теория гравитации вытеснила ньютоновскую потому, что лучше объясняла результаты некоторых наблюдений. Однако ньютоновская по-прежнему подходит для множества целей, к тому же она куда проще, поэтому списывать ее в утиль рановато. А теперь уже и эйнштейновскую теорию теснит другая, которую он когда-то отбросил, посчитав своей величайшей ошибкой.

В 1998 году два независимых наблюдения позволили усомниться в эйнштейновской концепции. Одно касалось крупномасштабной структуры Вселенной, другое имело место быть прямо у нас под боком. Первое наблюдение до сих пор изо всех сил сопротивляется любым попыткам его преодолеть, а вот второе любопытное явление, возможно, имеет какое-нибудь прозаическое объяснение. С него, пожалуй, и начнем.

В 1972 и 1973 годах для изучения Юпитера и Сатурна были запущены космические зонды «Пионер‑10» и «Пионер‑11». В конце 80‑х оба зонда находились в глубоком космосе, направляясь за пределы Солнечной системы. В научной среде с давних времен распространена была легенда, ничем, впрочем, не доказанная, что за Плутоном может находиться неоткрытая планета, Планета Х. Она должна была исказить траекторию движения зондов, поэтому все напряженно следили за их полетом в надежде заметить какие-нибудь отклонения. И действительно, команда Джона Андерсена обнаружила таковые. Все бы хорошо, однако не похоже было, что эти отклонения вызваны некой планетой. Более того, они не вписывались в общую теорию относительности. «Пионеры» двигались по инерции, без применения каких-либо двигателей, поэтому сила притяжения Солнца (и даже гораздо более слабая гравитация других объектов Солнечной системы) воздействовала на зонды, постепенно замедляя их движение. Однако они почему-то замедлились немного сильнее, чем ожидалось. В 1994 году Майкл Мартин предположил, что этого наблюдения вполне достаточно, чтобы поставить под сомнение постулаты Эйнштейна. К тому же в 1998 году та же команда Андерсена объявила, что наблюдаемые факты не могут быть объяснены ошибками измерения, газовыми облаками, давлением солнечного света или гравитационным воздействием отдаленных комет.

Трое других ученых немедленно предложили свои гипотезы, объясняющие аномалию. Первые двое грешили на перегрев. Аппаратура «Пионеров» работает от бортовых ядерных генераторов, излучающих в пространство небольшое количество избыточного тепла. Давление, обусловленное таким излучением, могло замедлить космические аппараты в наблюдаемых пределах величин. Другое предложенное объяснение состояло в небольшой утечке топлива зондов. Андерсен ревниво обдумал эти варианты и, разумеется, усомнился в обоих.

Самое интересное то, что наблюдаемое замедление замечательно точно вписывалось в нестандартную теорию, предложенную в 1983 году Мордехаем Милгромом. Он видоизменил не закон гравитации, а ньютоновский закон движения, согласно которому сила равна массе, помноженной на ускорение. Поправка Милгрома актуальна тогда, когда ускорение очень мало. Она была предложена для того, чтобы разрешить другую гравитационную головоломку, а именно тот факт, что скорость вращения галактик не вписывается ни в теорию Ньютона, ни в теорию Эйнштейна. Чаще всего это объясняют наличием «холодной темной материи», оказывающей гравитационное воздействие, но совершенно незаметной в телескопы. Если предположить, что галактики имеют своего рода гало из такой материи, то скорость их вращения не будет связана лишь с одной только видимой материей. Множеству физиков‑теоретиков идея темной материи не по душе («темная» в том смысле, что ее нельзя наблюдать непосредственно), и теория Милгрома начинает завоевывать популярность. Дальнейшее наблюдение за движением «Пионеров» покажет, кто был прав.

Другое открытие касается расширения Вселенной. Универсум становится все больше, но похоже, что в своих дальних пределах он расширяется быстрее, чем должен бы. Этот поразительный результат был позже подтвержден более детальными исследованиями проекта «Supernova Cosmology» под руководством Сола Перлмуттера и их конкурентами из проекта «High‑Z Supernova» – исследовательская группа под руководством Брайана Шмидта. Все это выглядит как небольшой изгиб на графике зависимости яркости видимого свечения далекой сверхновой от величины красного смещения. Тогда как согласно ОТО этот график должен представлять собой прямую. Между тем он ведет себя так, словно существует некая сила гравитационного отталкивания, проявляющаяся лишь на сверхдальних расстояниях, скажем, равных половине радиуса Вселенной. По сути, это форма антигравитации.

Недавние исследования, возможно, подтверждают это замечательное открытие. Впрочем, отдельные неуемные ученые тут же выдвинули альтернативные версии объяснения данного казуса. В 2001 году Чаба Чаки, Джон Тернинг и Неманья Калопер предложили совершенно новую теорию. Свет далеких сверхновых кажется нам менее ярким, чем он должен быть, потому что частицы света (фотоны) становятся чем‑то другим, а именно – «аксионами», гипотетическими частицами, предсказанными некоторыми новомодными течениями квантовой механики. Из-за того, что аксионы почти не взаимодействуют с остальной материей, обнаружить их очень нелегко. Но хотя масса аксиона должна быть чрезвычайно мала (примерно одна секстиллионная массы электрона), все же она больше нуля, и аксионы должны взаимодействовать с межгалактическими магнитными полями. Это взаимодействие превратит некоторую часть фотонов в аксионы, что и объясняет уменьшение яркости. Таким манером некоторые сверхновые могут терять до трети своих фотонов.

Мысль, что столь незначительное уточнение, как введение в теорию частицы с пренебрежимо малой массой, может иметь существенные последствия, действует отрезвляюще. В любом случае или гравитация – совсем не то, что мы думали, или аксионы действительно существуют (как ожидается) и обладают массой (вот это оказалось бы полной неожиданностью). А может быть, есть иное объяснение, до которого пока никто не додумался.

Одна из концепций сил отталкивания вводит в оборот экзотическую форму материи, так называемую квинтэссенцию[29]29
  Квинтэссенция в переводе с латыни означает «пятая сущность», то есть элемент, дополняющий землю, воздух, огонь и воду. В Плоском мире в роли пятого элемента выступает сюрприз.


[Закрыть]. Речь идет о некой разновидности энергии вакуума, пронизывающей всю Вселенную и оказывающей отрицательное давление. (Когда мы писали эту фразу, то представляли себе выражение лица Чудакулли. Но нам придется его проигнорировать. Это не какое-нибудь там волшебство, в которое можно ткнуть пальцем. Это – наука! А она даже в полной пустоте обнаруживает кучу интересного.)

Забавно, что первоначально и сам Эйнштейн включал подобную отталкивающую силу в свои релятивистские уравнения, назвав ее космологической постоянной. Позже он передумал и выбросил эту константу, посетовав на собственную глупость, и до самой смерти считал эту историю пятном на своей репутации. Но, может быть, его первоначальная интуитивная догадка была все же правильной?

Это если аксионы действительно существуют и обладают массой.

Согласно подходу Эйнштейна к космологической константе квинтэссенция равномерно распространена в космосе. Предположим, что это не так, ведь обычная материя неоднородна, если так можно выразиться – комковата. Дэвид Сантьяго предположил, что если таковой же является и квинтэссенция, то следствием из уравнений Эйнштейна будет существование во Вселенной «античерных дыр», которые отталкивают материю, вместо того чтобы ее поглощать. Это не то же самое, что гипотетические «белые дыры», извергающие материю по причине того, что время в них течет вспять. Пока неясно, будут ли эти «античерные дыры» стабильными. Обычная материя неоднородна потому, что из-за гравитации ей нравится собираться в кучи. Антигравитация – это сила отталкивания, препятствующая таким скоплениям материи. Если это предположение верно, то античерные дыры – нестабильны, а следовательно, не смогут даже возникнуть. Таким образом, они могут быть математическим следствием из уравнений Эйнштейна, но не имеют никакого реального физического воплощения. Короче говоря, пока кто-нибудь не сделает необходимых расчетов, нельзя ни в чем быть до конца уверенным.

Глава 11
Никогда не доверяй кривой Вселенной!

ДУММИНГ ТУПС УСТАНОВИЛ СВОЙ СТОЛ ЧУТЬ В СТОРОНЕ ОТ ОСТАЛЬНЫХ, окружив его огромным количеством оборудования, – прежде всего, чтобы иметь возможность слышать собственные мысли.

Любому ребенку известно, что звезды – всего-навсего точечки света. В противном случае одни из них выглядели бы больше других. Конечно, некоторые из звезд светили бледнее прочих, но это, вернее всего, происходило из-за облаков. Так или иначе их предназначение, в соответствии с законами Плоского мира, сделать ночи немного более стильными.

И абсолютно все знают, что самый естественный путь для чего бы то ни было, – прямой. Когда вы что-то роняете, оно падает прямо на землю, а не криво, ведь так? Конечно, вода, льющаяся с Края Диска, отклоняется немного в сторону, но это из-за вращения и совершенно укладывается в рамки здравого смысла. Однако внутри Проекта крутилось ВСЕ. Более того, это самое ВСЕ было все изогнуто. Аркканцлер Чудакулли, похоже, полагал, что это некое свидетельство дурного воспитания вроде привычки шарканья ногами или нежелания подчиняться начальству. Как можно вверять свою судьбу кривой вселенной? С такой нужно держать ухо востро, того и гляди подведет.

В данный момент Думминг занимался тем, что скатывал из жеваной бумаги шарики. Он приказал садовнику прикатить большой каменный шар от какой-то древней катапульты, последние несколько столетий провалявшийся в университетском саду. Шар был около трех футов в диаметре.

Думминг подвесил вокруг него на ниточках несколько своих бумажных шариков и теперь с мрачным видом швырял в эту конструкцию остальные. И впрямь один или два шарика при этом склеились, но лишь потому, что были влажные и липкие. Думминга определенно беспокоила какая-то мысль. Начинать надо с того, в чем совершенно уверен. Итак… Есть маленькие штуковины. Они падают вниз. Падают на БОЛЬШИЕ штуки. Пока все логично.

Но что произойдет, если во всей вселенной имеются только ДВЕ большие штуки, одни-одинешеньки?

Думминг сотворил два шарика из камня и льда, поместил их в пустующий уголок Проекта и стал наблюдать, как они тут же принялись стукаться друг о друга. Тогда он сотворил шарики помельче: маленькие тотчас же устремились к большим. Однако и большие пусть неторопливо, но тоже поплыли к маленьким.

Это значит… Из этого следует, что… Что если ты роняешь на землю теннисный мячик, то он, конечно, падает ВНИЗ, однако и земля, пусть совсем немножко, на волосинку… поднимается ВВЕРХ.

Явная чушь!

Думминг еще некоторое время понаблюдал за газовыми облаками, энергично вертящимися в отдаленных местах Проекта. Все это выглядело просто до ужаса… безбожно.

Естественно, Думминг Тупс был атеистом, как, впрочем, и большинство волшебников. Незримый университет находился под надежной защитой мощных заклинаний, ограждающих его от всяческого божественного воздействия. Вы и представить не можете, как позитивно влияет на независимость мышления железобетонная уверенность в том, что никакие громы и молнии небесные вам не грозят. Ведь боги, знаете ли, существуют на самом деле. Думминг, разумеется, и не думал отрицать их наличие. Он просто в них не верил. В последнее время особенно широкую популярность набирал бог Ом, который никогда не отвечал на молитвы, да и вообще никак себя не проявлял. Такого скромного и незаметного бога почитать легче легкого. Людей пугают те из них, которые, напившись вдребезги, становятся в каждой бочке затычкой.

Потому-то еще много веков назад философы пришли к заключению, что должен водиться еще один тип существ, а именно – создатели, чья экзистенция не зависит от человеческой веры. Они-то и сотворили вселенную. Современные Думмингу боги создателями никак не могли быть, они и чашечку кофе сотворить были не в состоянии.

Вселенная, возникшая внутри Проекта, развивалась с огромной скоростью, но до сих пор там не наблюдалось ничего, что хотя бы отдаленно напоминало подходящее для человека место: там было или слишком жарко, или слишком пусто, кое-куда и вовсе страшно было смотреть. И что самое паршивое, не было ни малейшего следа нарративиума.

Правда, его до сих пор не обнаружили и на самом Плоском мире, однако необходимость его существования была давным-давно доказана. Короче, как выразился философ Лай Тинь Видль, «наличие молока предполагает существование коровы». Нарративиум может даже и не существовать определенно. Он может быть лишь способом, с помощью которого другие элементы оставляют свои следы в истории, чем-то таким, что они имеют, но не владеют, вроде глянцевого блеска на кожице яблока. Нарративиум – своего рода клей вселенной, рама, на которой держится вся картина. Он то, что внушает миру, каким он собирается стать, давая ему цель и курс. Если вы хотите найти нарративиум, просто хорошенько поразмышляйте о вселенной.

Без него все эти шарики так и будут бессмысленно кружиться.

Думминг нацарапал в лежащем перед ним блокноте:

«И нет ни единой черепахи».

– Получи, собака, огненную плазму! Ой! Простите, сэр.

Думминг посмотрел поверх защитного экрана.

– Если миры сталкиваются, значит, кто-то совершил непростительную ошибку. Подумайте об этом на досуге, молодой человек, – послышался голос Главного Философа. Он звучал несколько более сварливо, чем всегда.

Думмингу пришлось встать и идти смотреть, что же там происходит.

Глава 12
Откуда берутся правила

ЧТО-ТО ЗАСТАВЛЯЕТ КРУГЛЫЙ МИР ДЕЛАТЬ СТРАННЫЕ ВЕЩИ…

Такое впечатление, что он сопротивляется правилам или создает их по мере надобности.

Исаак Ньютон полагал, что наша Вселенная подчиняется математическим правилам. В его эпоху они назывались «законами природы», но, по нашему мнению, «закон» – это слишком сильное слово, слишком законченное и самонадеянное. Однако, как ни крути, все выглядит так, словно Вселенная работает по неким более или менее фундаментальным схемам. Обычно люди преобразуют эти схемы в математические формулы и используют полученные результаты для объяснения кое-каких аспектов природы, иначе выглядевших бы тайной за семью печатями. Они также могут применить их для создания инструментов, транспортных средств, в общем – технологий.

Томас Мальтус изменил мировоззрение множества людей, найдя математические зависимости для социального поведения. Он подсчитал, что производство еды растет в арифметической прогрессии (1–2‑3-4‑5), тогда как человеческая популяция – в геометрической (1–2‑4-8‑16). Какими бы ни были темпы роста производства, рост численности людей будет его опережать, тем самым ограничивая[30]30
  Данное правило основывается на кое-каких предпосылках вроде хронической и необратимой глупости человечества.


[Закрыть]. Закон Мальтуса наглядно демонстрирует нам, что правила здесь у нас, Внизу, ничем не отличаются от тех, что Там, Наверху, заодно показывая, что бедность – это отнюдь не происки дьявола. Нарушение правил может повлечь серьезные последствия.

Что же все-таки такое эти самые правила? Описывают ли они реальное положение дел во Вселенной или это «вывихи» нашего настроенного на определенные шаблоны разума?

По этому вопросу существует два мнения. Одно – фундаменталистское до мозга костей, сродни Талибану или какой-нибудь там Южной баптистской конвенции. Такому фундаментализму позавидовал бы сам эксквизитор Ворбис из истории о «Мелких богах», считавший, что «…все воспринимаемое нашими органами чувств не является фундаментальной истиной. Все увиденное, услышанное и сделанное плотью является лишь тенью более глубокой реальности»[31]31
  Цит. по пер. Н. Берденникова под редакцией А. Жикаренцева.


[Закрыть].

Научный фундаментализм сводится к идее, что есть один-единственный набор правил, некая универсальная Теория Всего На Свете, не просто точно описывающая природу, но сама ею являющаяся. Целых три века наука, похоже, стремилась к следующей схеме: чем глубже наши знания о природе, тем проще они для понимания. За этим стояла философская концепция редукционизма: разберите целое на составные части, хорошенько их рассмотрите, постарайтесь сообразить, как они соединяются, и потом без проблем объяснить, как работает целое. Что же, надо признать, это очень действенная исследовательская стратегия, и длительное время она приносила пользу. В результате ученые свели свои фундаметальные теории всего к двум: квантовая механика и теория относительности.

Сначала квантовая механика описывала Вселенную в сверхмалых, субатомных масштабах, затем перешла к крупным, вплоть до целой Вселенной и происхождения в результате Большого взрыва. Теория относительности, напротив, начала с явлений сверхгалактического уровня, а уже потом перешла к микроуровню, а именно к квантовым эффектам гравитации. Обе эти теории совершенно по-разному объясняют природу Вселенной и то, каким правилам она подчиняется. Кое-кто наивно продолжает надеяться, что Теория Всего На Свете слегка модифицирует обе концепции и объединит их в единое целое, при этом продолжая отлично работать каждая в своей сфере. Сведя все к самому Последнему Правилу, редукционизм сложит свой пазл, после чего Вселенная будет окончательно объяснена.

На противоположном конце лежит идея, что нет никакого Последнего Правила, как нет и никаких других совершенно точных правил. А то, что мы зовем законами природы, не более чем человеческая аппроксимация закономерностей, наблюдаемых во Вселенной, вроде строения химических молекул, движения галактик и тому подобного. Непонятно, почему наши формулировки молекулярных или галактических закономерностей должны быть частью какой-то еще более фундаментальной закономерности, объясняющей их обе. Точно так же шахматы и футбол, очевидно, не являются частями Великой Игры. Вселенная может быть распрекрасно устроена на всех своих уровнях, однако мы не знаем никакого единого принципа, из которого логически вытекали бы все остальные. С этой точки зрения каждый набор правил сопровождается определенными границами, в рамках которых они реально работают. Например: «Правило, годное для молекул с числом атомов не более ста». Или: «Правило, подходящее для галактик, при условии, что вас не будут волновать звезды, из которых они состоят». Множество подобных конкретных правил не имеют отношения к редукционизму, они просто объясняют, почему происходит так или иначе в рамках, игнорируя все, что находится за ними.

Одним из самых ярчайших примеров такого стиля мышления является эволюция, особенно до тех пор, как была открыта ДНК. Считалось, что животные эволюционировали под влиянием условий, в которых они жили, включая других животных. Любопытной особенностью этой точки зрения является то, что большая система не только создает собственные правила, но и подчиняется им. Это похоже на игру в шахматы, при которой на доске можно добавлять новые клетки и новые фигуры, которые будут ходить по новым правилам.

Но могла ли целая Вселенная разработать собственные правила по мере своего развития? Мы уже пару раз пытались натолкнуть вас на эту мысль, теперь же попробуем объяснить, как такое возможно. Довольно сложно вообразить, что правила для материи могли существовать тогда, когда не существовало еще ничего, кроме излучения, то есть сразу после Большого взрыва. Фундаменталисты от науки утверждают, что эти правила изначально являлись составляющими той самой Теории Всего На Свете и извлечены из нее с появлением материи. И вот мы спрашиваем, а не мог ли некий «фазовый переход», создавший материю, создать и правила для нее? На физику это, конечно, мало похоже, зато похоже на биологию: до тех пор, пока не появились живые организмы, правил эволюции не существовало.

Иными словами, представьте себе валун. Он скатывается по ухабистому склону, падает в траву, беспорядочно задевает другие валуны, по пути плюхается в грязную лужу и наконец останавливается, стукнувшись о дерево. Если фундаментальный редукционизм прав, то каждое движение валуна, все, вплоть до примятых травинок, брызг грязи и причины, по которой дерево выросло именно на этом месте, – все это является следствием единого набора правил, той самой Теории Всего На Свете. Валун «знает», как катиться, падать, задевать, плюхаться и останавливаться, ибо Теория Всего На Свете приказывает ему, что делать. И даже более того: именно вследствие истинности Теории Всего На Свете валун, катясь вниз по склону, сам следует логическим следствиям из правил. Сделав соответствующие правильные выводы из Теории Всего На Свете, якобы можно предсказать удар валуна об это конкретное дерево.

Схема причинно-следственных связей, которую рисует нам подобная точка зрения, выглядит следующим образом: все происходит именно так, а не иначе потому только, что так велит Теория Всего На Свете. Альтернативной точкой зрения является та, что Вселенная делает, что она делает, а валун в каком-то смысле воспринимает последствия ее действий. Он не «знает», что будет катиться по траве, пока не упадет в нее и не покатится. Не «знает» он, и как плюхаться в лужу, разбрызгивая грязь, но как только он туда попадает, именно так он и делает. Ну, все такое прочее. Тут приходим мы, люди, смотрим на камень и начинаем искать схему: «Валун катится потому, что трение работает вот так… А законы гидродинамики гласят, что грязь разбрызгается вот эдак…»

Мы знаем, что на человеческом уровне правила – это некие условные описания, ведь именно затем они и были придуманы. Так, в грязи есть комочки, не принимаемые в расчет законами гидродинамики. Трение – это довольно сложный процесс, включающий соединение и разъединение молекул, но нам достаточно думать о всем этом лишь как о силе, которая препятствует движению тел. Поскольку наши теории аппроксимативны, мы приходим в ужасное возбуждение, когда из какого-нибудь общего принципа случайно удается вывести точные результаты. Здесь мы неосторожно смешиваем два вывода: «Полученные с помощью новой теории результаты ближе к реальности, нежели результаты старой теории» и «Правила новой теории ближе к истинным законам Вселенной, чем правила старой». Но это не так. Ведь мы можем получить лишь более точное описание, даже если используемые нами правила очень отличаются от того, что на самом деле происходит во Вселенной. Вполне может так случиться, что последняя вообще не придерживается никаких строгих и непреложных правил.

Между написанием Теории Всего На Свете и трезвым осознанием ее последствий существует принципиальный разрыв. Некоторые математические системы прекрасно демонстрируют этот момент. Возьмем, к примеру, простейшего «муравья Лэнгтона», восходящую звезду компьютерных программ. «Муравей» бродит в бесконечной плоскости, разбитой на клетки. Когда он заходит в клетку, та меняет цвет с черного на белый, и наоборот. Если «муравей» заходит на белую клетку, он должен повернуть вправо, а если на черную – влево. Таким образом, мы знаем Теорию Всего На Свете для «муравьиной вселенной», то есть правила, целиком и полностью руководящие его поведением на микроуровне. И все, что происходит в этой вселенной, якобы объясняется этими правилами.

Запустив «муравья», вы обнаружите три различные модели его поведения, и для того, чтобы мгновенно это заметить, не нужно даже быть математиком. Что-то в нашем мозге заставляет нас зафиксировать эту разницу, хотя прямого отношения к правилу это не имеет. Правило всегда одно и то же, однако в движениях «муравья» есть три четко различимые фазы:

• ПРОСТОТА: начав движение в абсолютно белой плоскости, «муравей» за первые две-три сотни шагов создает небольшие простенькие и, зачастую, симметричные узоры. Наблюдая за ним, вы думаете про себя: «Ну конечно! Само правило простое, следовательно, оно дает такие незамысловатые узоры. Все, что там происходит, можно описать каким-нибудь простым способом».

• ХАОС: внезапно вы замечаете, что все изменилось. Теперь перед вами большая беспорядочная «клякса» из черных и белых клеток, а «муравей» бессмысленно носится туда-сюда. Узоры пропали. Такое псевдослучайное поведение длится примерно в течение следующих 10 тысяч «муравьиных» шагов. Если быстродействие вашего компьютера оставляет желать лучшего, можно довольно долго просидеть у экрана, размышляя примерно так: «В общем, ничего особенно интересного, теперь он так и будет бегать до бесконечности, все это совершенно бессистемно». Нет! «Муравей» подчиняется все тем же изначальным правилам. Все только кажется бессистемным.

• ВНЕЗАПНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ: в итоге «муравей» замыкается в повторении определенных движений – он как будто «строит дорогу». Проходит цикл в 104 шага, после чего смещается на две клетки по диагонали. При этом цвет краев «дороги» остается таким же, как и в начале цикла. Циклы повторяются и повторяются, «муравей» просто строит бесконечную диагональную дорогу.

Все три модели поведения явлются следствием одного и того же правила, однако находятся на различных его уровнях. В правиле ничего не говорилось ни о какой «дороге». И «дорога» сама по себе довольно простая штуковина, но цикл в 104 шага никоим образом из правила не вытекает. Поэтому единственным способом, которым математики могут доказать, что «муравей Лэнгтона» «строит дорогу», – это проследить каждое его движение в течение как минимум 10 тысяч шагов. Только тогда, и никак не раньше, можно сказать: «Теперь-то понятно, почему он строит дорогу».

Как бы там ни было, если мы попытаемся задать более общие вопросы, то поймем, что вообще не понимаем поведение «муравья». Предположим, что, прежде чем запустить «муравья», мы создадим для него «среду обитания», то есть заранее раскрасим некоторые клетки в черный цвет. Возникает простой вопрос: будет ли «муравей» и в этом случае строить свою дорогу? Это никому не известно. Все компьютерные эксперименты показывают, что да, строит. С другой стороны, доказательств, что так будет происходить в любом случае, нет как нет. Совершенно не исключено, что при некоторых конфигурациях окрашенных квадратиков «муравей» поведет себя как-нибудь иначе. Или, например, станет сооружать дорогу, но более широкую. Или возникнет цикл, скажем, в 1 349 772 115 998 шагов, который включит еще какой-нибудь вариант поведения, если начнется с «правильной» точки. Мы ничего этого не знаем. То есть, имея примитивную математическую систему с простыми правилами и известной нам заранее Теорией Всего На Свете, мы не в состоянии получить ответы на наши тривиальные вопросы.

«Муравей Лэнгтона» послужит нам иконой для разъяснения следующего важного понятия – эмерджентности. Простые правила могут привести к появлению обширных и сложных схем-«узоров». Проблема не в том, что в действительности делает Вселенная, а в том, как мы понимаем ее действия и по каким «полочкам» их раскладываем. Технически даже наш простой «муравей» в своей клетчатой вселенной – это «сложная система», состоящая из большого количества компонентов, взаимодействующих друг с другом, пусть эти компоненты и всего лишь квадраты, меняющие свой цвет, когда на них наступает «муравей».

Мы можем создать систему, задать ей простые законы, и «здравый смысл» подскажет нам, что все это неизбежно приведет к некоему монотонному будущему. Часто при этом выясняется, что на выходе у нас возникают сложные картины. Причем все они будут эмерджентными, то есть возникшими внезапно. У нас нет никакой практической возможности понять заранее, чем они собираются стать, единственное, что мы можем, – это наблюдать. «Муравей» должен продолжать свой танец. Обходных путей не существует.

Внезапно возникающие феномены, которые невозможно заранее предсказать, точно так же, как и все остальные, должны быть логическим следствием из правил. При этом мы понятия не имеем, какими они будут. Тут не поможет даже компьютер, все, что он способен сделать, – это заставить «муравья» бегать побыстрее.

Обратимся теперь от истории к «географии». Фазовое пространство системы – это пространство, включающее в себя все возможные модели ее поведения, то есть все, что система способна делать, а не только то, что она делает в настоящий момент. Пространство «муравья Лэнгтона» состоит из всех возможных комбинаций черных и белых клеток, а не только из тех, в которые «муравей» заходит, подчиняясь программе. Точно так же фазовое пространство эволюции – это совокупность любых организмов, а не только те, которые возникли на сегодняшний день. Плоский мир – это всего лишь «клеточка» в фазовом пространстве возможных вселенных, состоящем из всего мыслимого и немыслимого, а не только из того, что есть на самом деле.

С этой точки зрения характеристики системы – это структуры в ее фазовом пространстве, придающие ей определенную «географию». Фазовое пространство эмерджентной системы невероятно сложно. Образно говоря, ее можно назвать Муравьиной Страной, компьютерным изображением нескончаемой деревни. Нельзя понять эмерджентности Муравьиной Страны, просто обойдя ее клетка за клеткой, здесь нужен другой подход. Такая же точно проблема возникает, когда вы пытаетесь исходя из Теории Всего На Свете выяснить, какие же следствия из нее вытекают. Можно прижать к ногтю все правила, приспособив их для микроуровня, но не иметь ни малейшего представления об их последствиях на макроуровне. Ваша теория поможет вам сформулировать проблему, но отнюдь не решить ее.

Допустим на мгновение, что мы сформулировали наиточнейшие правила поведения элементарных частиц, которые должны позволить нам управлять ими. К сожалению, сразу станет очевидным, что эти правила не дадут нам никакого представления, скажем, об устройстве экономики. Мы хотим понять кого-то, кто идет в магазин и покупает там бананы. Ну и чем нам могут тут помочь элементарные частицы? Придется писать уравнения для каждой частицы человеческих или банановых тел, а также банкноты, которую покупатель передает кассиру. Наше описание передачи денег за бананы и наше объяснение этого действия будут выражены неимоверно сложными уравнениями для элементарных частиц.

Решить же такое уравнение будет куда сложнее. А ведь тот человек может купить не только одну связку бананов.

Мы вовсе не говорим, что Вселенная не делает именно этого. Мы лишь утверждаем, что даже если все так и обстоит, это никак не поможет нам понять хоть что-нибудь. Как мы уже упоминали, имеется большой и неожиданный разрыв между Теорией Всего На Свете и следствиями из нее.

Похоже, многим философам закрадывалась в голову мысль, что в эмерджентном феномене причинно-следственные связи разорваны. Так, если наш разум является эмерджентной характеристикой мозга, то, с точки зрения некоторых философов, мысли не имеют физических причин в виде нервных клеток, электрических импульсов и химических реакций в мозге. Мы же не об этом разговариваем, более того, считаем подобное абсурдом. Пожалуйста, пусть наши мысли вызываются вполне физическими причинами, но нельзя описать чье-либо восприятие розы или память о ней в терминах электротехники или аналитической химии.