Является ли Вселенная компьютером?

Роберт Райт

DEUS EX MACHINA

В теории всемирного тяготения Ньютона есть что-то смущающее. Идея, что Солнце притягивает Землю и наоборот, выглядит как-то сверхъестественно и в любом случае труднообъяснима. Каким способом, в конце концов, осуществляется подобное “дистанционное взаимодействие”? Как Земля “посмотрела” в сторону Солнца, рассчитала свое расстояние до него, проконсультировалась с законом тяготения и “приняла решение”, по какой орбите и с какой скоростью передвинуться? Ньютон не дает ответа на эти вопросы. Он пишет, что два небесных тела взаимодействуют, как будто находятся под воздействием силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. С тех пор до наших дней физики следуют за этим примером Ньютона. Физические “поля” и “силы”, в сущности, метафоры, в физических законах они не что иное, чем описания. Ученые даже не делают попытки объяснить, почему физические объекты подчиняются законам электромагнетизма или гравитации. Закон есть закон — и это все.

Фредкин отказывается слепо верить авторитетам. Он не только постулирует законы, но и предлагает инструмент для их доказывания. Этот инструмент — компьютер. Он верит, что где-то “там” существует вид машины, которая заставляет отдельные элементы Вселенной подчиняться правилу клеточного автомата. Эта теория Фредкина размывает границу между физикой и метафизикой, между научной гипотезой и космическими спекуляциями. Если бы у Фредкина было дарование Ньютона объяснять свои открытия, если бы он ограничился утверждением, что Вселенная функционирует, как будто она компьютер, он мог бы повысить свой авторитет среди физиков, не жертвуя сущностью своей теории — идеей, что динамику физической реальности можно лучше описывать с помощью одного лишь рекурсивного алгоритма, чем математическими средствами обычной физики, и что непрерывность времени и пространства, которая подразумевается в традиционных математических моделях, иллюзия.

Некоторые выдающиеся физики в последние годы говорят вещи, которые, в сущности, не очень отличаются от теории Фредкина. Т.Д. Лий, лауреат Нобелевской премии из Колумбийского университета, подробно рассматривает вероятность дискретного характера времени. А в одном из номеров научно-популярного журнала “Scientific American” от 1984 года опубликована статья, в которой Стивен Вольфрам из Принстонского Института фундаментальных исследований пишет следующее: “Научные законы сегодня рассматриваются, как алгоритмы… Физические системы рассматриваются как вычислительные системы, обрабатывающие информацию тем же самым способом, что и компьютеры”. Он заканчивает: “новая парадигма родилась”.

Но почему Фредкин отказывается облегчить себе положение в научном мире, оставляя свое утверждение, что Вселенная действительно представляет собой компьютер? Одна из причин состоит в том, что он считает провалом со стороны Ньютона и всех остальных физиков с его времени по сей день их неспособность подкрепить описания природных явлений ясными объяснениями. Он с изумлением говорит о том, что “совершенно рационально думающие ученые” верят “в один вид мистицизма — что вещи получаются сами собой, просто потому что происходят”. Самая лучшая физика, по мнению Фредкина, это метафизика.

Проблема метафизики — это ее бесконечная глубина. Любой вопрос, который получает ответ, порождает хотя бы еще один вопрос и, в конце концов, не всегда ясно, достигнуто ли какое-нибудь продвижение вперед. Например, где находится этот компьютер, о котором говорит Фредкин? Не находится ли он где-нибудь во Вселенной, но он невидим, так как он в пятом или в шестом измерении? Или, может быть, он находится в какой-то метавселенной? По всей вероятности, верно второе, а чтобы понять, почему это так, необходимо вернуться к проблеме безграничной глубины.

Эта проблема расстраивает теорию Фредкина двумя способами, с одним из которых мы уже столкнулись: если материя “сделана” из информации, то из чего “сделана” информация? И даже если допустить, что нет ничего абсурдного считать информацию более фундаментальной категорией, чем масса и энергия, что можно сказать о компьютере? Из чего сделан он? Чем приводится в движение?

Во-первых, не имеет никакого значения, из чего сделана информация или что собой представляет компьютер, который ее сохраняет. Компьютер мог бы представлять собой какое-нибудь электронное устройство, или какую-нибудь гидравлическую машину из колоссальных труб и вентилей, или что-нибудь такое, что мы даже не в состоянии представить себе. Кому это нужно — из чего состоит информация? Достаточно, чтобы правило клеточного автомата оставалось неизменным для любых случаев, неизменными будут оставаться и структуры информации, не изменимся и мы, так как структура нашего мира зависит от конфигурации его элементов, а не от их субстратов; углеродный атом, по мнению Фредкина, представляет собой конфигурацию из битов, а не определенный вид битов.

Кроме того, мы никогда не поймем, ни из чего сделана информация, ни какая машина ее обрабатывает. Этот вопрос напоминает Фредкину о детских разговорах с его сестрой Джоан, в которых они представляли себе, что они сами и весь мир существуют только в мыслях Бога. “Предположим, что Бог находится в какой-то комнате, а на столе перед ним чай и печенье, — говорит Фредкин. — И он выдумывает всю нашу Вселенную. Поэтому мы не можем протянуть руку и взять одно из его печений. Оно не в нашей Вселенной. У нашей Вселенной есть границы. Некоторые вещи находятся в ней, а другие — вне ее”.

Компьютер находится вне границ нашей Вселенной. Хардвер вне контакта с собственным софтвером. Представьте себе одну невероятно сложную компьютерную программу, включающую такие сложные пакеты информации, как, например люди, мотивированные не менее сложными информационными пакетами, какими являются идеи. Эти “люди” не могли бы никаким способом узнать, какому виду компьютера обязаны своему существованию, потому что все, что они говорят, и все, что они делают — включая и формулирование метафизических гипотез — полностью зависит от программных правил и первоначальных входных данных.

Эта идея — что имеющие способность восприятия существа могут оставаться органически невосприимчивыми к строению реальности — занимает умы многих людей, в том числе и специалистов по информатике. Один из самых удивительных аспектов этой идеи это факт, что каждый универсальный компьютер может смоделировать другой универсальный компьютер, а смоделированный компьютер может (потому что и он универсальный) моделировать еще один универсальный компьютер и т.д. Таким образом, можно представить себе теоретически бесконечный ряд компьютеров, находящихся один в другом (как русские матрешки) и в то же самое время “не сознающих” этот факт. Для каждого, кто занимается информатикой и глубоко задумывается над проблемами компьютерной техники, говорит сотрудник лаборатории Уотсона в IBM Чарльз Беннетт, эта идея выглядит очень привлекательной. “Но если вы увлечетесь ею, скорее всего ваши дороги с физиками разойдутся”. Физики, говорит Беннетт, считают ересью идею, что какое бы то ни было физическое явление может не подчиниться экспериментальной проверке, может быть недоступным для науки.

Убежденность Фредкина в ограниченных возможностях научного познания может выглядеть как проявление интеллектуальной скромности, но, в конечном счете, она помогает реализации больших амбиций; она поощряет его заняться некоторыми из самых больших философских вопросов. Существует, например, парадокс, который появляется каждый раз, когда речь идет о возникновении Вселенной. С одной стороны, у нее должно быть начало. В конце концов, у всех вещей есть какое-нибудь начало. Кроме того, космологические свидетельства говорят, что такое начало действительно существовало в виде Большого взрыва. Но с другой стороны, наука утверждает, что невозможно появление чего-то из ничего; физические законы не допускают никакого изменения количества массы и энергии во Вселенной. Как объяснить тогда, что, может быть, было время, когда не существовало никакой массы и энергии — не существовало самой Вселенной? Фредкин преодолевает этот парадокс без особых трудностей. Хорошо, говорит он, законы нашей Вселенной не допускают появление чего-нибудь из ничего. Но он может представить себе законы, которые допустили бы подобную вещь. Фредкин представляет их себе как алгоритмические законы.

Удивительно, как убедителен Фредкин, когда с такой самоуверенностью и категоричностью говорит о возникновении Вселенной — или когда смотрит на вас прямо в глаза и говорит вам, что Вселенная — компьютер.

И все же, чем больше он удаляется от физики и чем глубже вступает в философию, тем неубедительнее начинают звучать его доводы. Например, после того как “справляется” с вопросом о том, процесс какого вида мог бы привести к рождению Вселенной, в которой невозможно никакое спонтанное появление чего бы то ни было, он сразу берется за еще более сложный вопрос: почему создана Вселенная? Почему существует что-то, когда могло бы не существовать ничего?

Этот вопрос возникает во время нашего разговора на даче у Фредкина, когда он говорит об интересных характеристиках некоторых компьютерных программ, включая программы многих клеточных автоматов, в которых невозможно достичь окончательного результата по “сокращенной процедуре”. В этом, в сущности, заключается различие между “аналитическим” подходом, типичным для традиционной математики, включая дифференциальное исчисление, и “компьютерным” подходом, который ассоциируется с алгоритмами. Возможно предсказать будущее состояние системы, поддающейся аналитическому подходу, не определяя все ее промежуточные состояния, но в большинстве клеточных автоматов, чтобы дойти до конечного результата, необходимо пройти через все промежуточные этапы: будущее невозможно видеть, кроме как в процессе его становления.

Эта неопределенность исключительно многозначительна. Фредкин воспринимает ее как свидетельство, что даже если человеческое поведение вполне детерминировано и неизбежно, то все же может быть непредсказуемым, что в одной вполне механистичной Вселенной может быть место для “псевдосвободной воли”. Но в тот вечер на даче Фредкин говорил, прежде всего, о космогонии, о последствиях, вытекающих из этой неопределенности, для большого вопроса: почему существует этот гигантский компьютер — Вселенная?

Предположим, говорит он, что существует один всемогущий Бог. “Он задумал сотворить эту Вселенную. Решил совершить всю работу за семь дней — все это, конечно, аллегория. Хорошо, если он такой всемогущий, он мог бы сказать — ‘Давай посмотрим, нужно ли действительно терять столько времени? Я могу сотворить Вселенную, а могу просто подумать о ней одну минуту и посмотреть, что произойдет из всей этой работы, не слишком себя утруждая’. Традиционная физика говорит, что если есть такой всемогущий Бог, он, вероятно, мог бы поступить этим способом. Но я говорю — и это очень интересно — что меня не интересует, насколько всемогущ этот Бог; Он не мог бы узнать, как выглядела бы Вселенная, прежде чем сотворить ее. Он может сделать это разными способами, но чтобы увидеть окончательный результат, нужно совершить всю работу шаг за шагом, не пропуская ни одного из составляющих эту Вселенную элементов”.

К закату солнца остров Фредкина оглашается жужжанием, гудением и щебетанием множества насекомых разных видов. Это один из тех моментов, когда созданный вами контекст распадается и уступает место другому, очень непохожему на первый. В этом случае первоначальный контекст включал Фредкина в роли мыслителя-иконоборца, который верит, что у времени и пространства дискретный характер, что законы Вселенной есть алгоритмы и что Вселенная функционирует по принципу компьютера (именно эти выражения Фредкин употребляет, когда говорит более рассудительно). В новом контексте Фредкин утверждает, что Вселенная есть компьютер в буквальном смысле этого слова и что этот компьютер используется кем-то (или чем-то) для решения какой-нибудь задачи. Все это начинает звучать как анекдот о “хорошей новости — плохой новости”: хорошая новость заключается в том, что у нашей жизни есть цель и смысл, а плохая — что смысл нашей жизни сводится единственно к тому, чтобы помочь какому-нибудь далекому программисту определить с почти бесконечной точностью величину какой-то физической константы.

“Значит, вы утверждаете, что причина нашего существования — это желание какого-то существа проверить правильность своей теории о реальности посредством создания этой реальности?” — спрашиваю я Фредкина. “Нет — говорит он, — мои рассуждения намного абстрактнее. Я не представляю себе никакого существа или что-нибудь из этого рода. Я просто использую эту метафору, когда разговариваю с вами. А то, что я хочу сказать, состоит в том, что не существует никакой возможности узнать будущее, прежде чем Вселенная окажется там (в этом будущем). Следовательно, я принимаю как данное то, что существует какой-то вопрос и существует ответ на этот вопрос. Я не делаю никаких предположений насчет того, кто ставит вопрос и кто ищет ответа”.

Чем дольше мы разговариваем, тем больше Фредкин приближается к религиозному подтексту и в то же время старается избежать его. “Думаю, что то, что я говорю, заключается в том, что у меня нет никаких религиозных верований. Я не знаю, что есть или что может быть ‘там’. Но можно сказать, что мне кажется вероятным, что эта конкретная, наша Вселенная, может быть, является следствием чего-то, что я мог бы назвать ‘разумом’ ”. Означает ли это, что “там” есть что-то, что делает попытку найти ответ на какой-то вопрос? “Да”. Что-нибудь, что создало Вселенную, чтобы увидеть что случится? “В известном смысле — да”.

Отрывочное, гибридное образование, полученное Фредкиным, оставило в его словаре смесь терминов, которых не признают профессиональным языком ни ученые в области информатики, ни физики. Кроме того, он не обучен правилам научной беседы: иногда кажется, что он почти не различает границы между научной гипотезой и философским теоретизированием. Ему не всегда удается ограничить свою аргументацию сущностью рассматриваемых проблем: дискретность времени и пространства, детерминированность любой точки в пространстве и времени только одним алгоритмом. Короче говоря, именно те личные качества, которые позволяют Фредкину видеть Вселенную как компьютер, наверное, мешают ему поделиться идеями с другими учеными. Но, может быть, если бы он умел говорить как все остальные ученые, он не мог бы видеть те вещи, которые видит — и которых они не видят.

Перевод: Цонка Мичева и Пламен Петров