Дэвид Дойч - Структура реальности. Наука параллельных вселенных

• Название: Структура реальности. Наука параллельных вселенных
• Автор: Дэвид Дойч
• Жанр: Физика
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-9614-3713-3

Книга британского физика и философа Дэвида Дойча, одного из создателей концепции квантовых вычислений, наглядно демонстрирует, что эпоха великих философских систем вовсе не осталась в прошлом. Автор выстраивает целостный и согласующийся с научными знаниями ответ на один из самых фундаментальных философских вопросов: какова подлинная природа реальности. По Дойчу ткань реальности, каковой она открывается любому носителю разума, сплетается из четырех основных нитей. Это эпистемология Карла Поппера, раскрывающая путь научного знания; это квантовая механика, которая целостно интерпретируется лишь после признания реальность мультиверса – бесконечного ансамбля параллельных вселенных; это основанная Тьюрингом теория вычислений, без которой не понять природу математических объектов; и, наконец, это универсальная теория эволюции, объясняющая развитие не только жизни, но и цивилизации. Вдумчивый читатель будет поражен сочетанием широты и логической последовательности мысли автора. С его разъяснениями мультиверс перестает казаться фантастикой и становится наиболее естественным описанием той поразительной реальности, которую открыла нам современная наука. За рамками книги остается вопрос о месте и роли человека в столь причудливом мире. Этой теме посвящена другая работа Дэвида Дойча – «Начало бесконечности», которая служит органичным продолжением «Структуры реальности».

---

Таким образом, наблюдаемая сложность структуры или поведения какой-либо сущности – это часть доказательства реальности этой сущности. Но это доказательство не является достаточным. Мы, например, не считаем свои отражения в зеркале реальными людьми. Безусловно, сами иллюзии – это реальные физические процессы. Но иллюзорные сущности, которые они нам показывают, не нужно считать реальными, потому что их сложность наследуется от чего-то другого. Их сложность не является автономной. Почему мы принимаем «зеркальную» теорию отражений, но отвергаем теорию Солнечной системы как планетария? Потому что, имея простое объяснение действия зеркал, мы можем понять, что ничего из того, что мы видим в них, в действительности за ними нет. В дальнейших объяснениях нет необходимости, потому что отражения, несмотря на сложность, не являются автономными – всю свою сложность они просто позаимствовали с нашей стороны зеркала. С планетами все обстоит иначе. Теория о том, что космический планетарий реален и что за ним ничего нет, только усугубляет проблему. Если принять эту теорию, то вместо вопроса о принципе действия Солнечной системы нам сначала пришлось бы спросить о принципе действия планетария и только потом о принципе действия Солнечной системы, которую этот планетарий изображает. Мы не смогли бы избежать последнего вопроса, а он, по сути, повторяет тот вопрос, на который мы пытались ответить в первую очередь. Теперь мы можем переформулировать критерий д-ра Джонсона следующим образом:

Если в соответствии с простейшим объяснением какая-либо сущность является сложной и автономной, значит, эта сущность реальна.

Теория сложности вычислений – это отрасль информатики, связанная с тем, какие ресурсы (как то: время, объем памяти или энергия) необходимы для выполнения данных классов вычислений. Сложность элемента информации определяется на основе вычислительных ресурсов (длина программы, количество вычислительных этапов или объем памяти), которые понадобились бы компьютеру для воспроизведения этого элемента информации. Используют несколько различных определений сложности, каждое из которых имеет свою область применения. В данном случае нас не волнуют точные определения, но все они основаны на идее о том, что сложный процесс – это процесс, который в действительности представляет нам результаты содержательного вычисления. Планетарий хорошо иллюстрирует смысл, в котором движение планет «представляет нам результаты содержательного вычисления». Рассмотрим планетарий, которым управляет компьютер, вычисляющий точное изображение того, что́ его проекторы должны отобразить на ночном небе. Чтобы сделать это достоверно, компьютер должен использовать формулы, полученные в астрономических теориях; фактически это вычисление идентично тому, которое выполняется для предсказания, куда обсерватория должна направить свои телескопы, чтобы увидеть реальные планеты и звезды. Говоря, что выдаваемая планетарием картина так же «сложна», как и вид ночного неба, которое он изображает, мы имеем в виду, что оба этих вычислительных процесса, один из которых описывает ночное небо, а второй – планетарий, в основном идентичны. Таким образом, мы опять можем переформулировать критерий д-ра Джонсона в терминах гипотетических вычислений:

Если для обретения иллюзии того, что определенная сущность реальна, потребуется значительное количество вычислений, то эта сущность реальна.

Если бы нога д-ра Джонсона всякий раз, когда он ее вытягивал, испытывала бы отскок, то источнику его иллюзий (Богу, машине виртуальной реальности или чему-то еще) пришлось бы проделать всего лишь простое вычисление, чтобы определить, когда давать ему ощущение отскока (что-то вроде «если нога вытянута, то отскок…»). Но чтобы воспроизвести то, что испытал д-р Джонсон в практическом эксперименте, необходимо принять во внимание, где находится камень, попала ли по нему нога д-ра Джонсона, насколько камень тяжел, тверд и прочно ли вдавлен в землю, не отпихнул ли кто-то его с дороги еще до д-ра Джонсона и т. д. – это огромный объем вычислений.

Физики, пытающиеся цепляться за картину мира с одной вселенной, иногда пытаются объяснить явление квантовой интерференции следующим образом. «Теневых фотонов не существует, – говорят они, – а то, что переносит влияние отдаленных щелей на реальный фотон, есть ничто. Некий тип дальнодействия (как в законе тяготения Ньютона) просто заставляет фотоны изменять траекторию, когда открывают отдаленную щель». Но в этом предполагаемом действии на расстоянии нет ничего «простого». Соответствующий физический закон не может не сказать, что отдаленные объекты воздействуют на фотон в точности так, как будто что-то проходит через отдаленную щель и отскакивает от отдаленных зеркал так, чтобы перехватить этот фотон в нужное время в нужном месте. Для расчета реакции фотона на эти отдаленные объекты потребовался бы тот же объем вычислений, что и для создания истории о большом количестве теневых фотонов. Вычислению пришлось бы пройти через всю историю поведения каждого фотона: он отскакивает от этого, его останавливает то и т. д. Следовательно, как и в случае с камнем д-ра Джонсона и с планетами Галилея, история, которая по существу является историей о теневых фотонах, с необходимостью появляется в любом объяснении наблюдаемых результатов. Неустранимая сложность этой истории делает отрицание существования этих объектов неприемлемым с философской точки зрения.

Физик Дэвид Бом[13] создал теорию, дающую те же предсказания, что и квантовая теория, в которой некая волна сопровождает каждый фотон, переливается через всю перегородку, проходит через щели и препятствует движению видимого фотона. Теорию Бома часто представляют как вариант квантовой теории с одной вселенной. Но эта теория ошибочна в соответствии с критерием д-ра Джонсона. Для определения того, что делает невидимая волна Бома, потребуются те же вычисления, что и при расчете поведения триллионов теневых фотонов. Некоторые части волны описывают нас, наблюдателей, обнаруживающих фотоны и реагирующих на них; другие части волны описывают другие варианты нас, реагирующих на фотоны в других положениях. Скромная терминология Бома – описание большей части реальности как волны – не меняет того факта, что в его теории реальность состоит из огромного набора сложных сущностей, каждая из которых способна ощущать другие сущности из своего набора, но сущности из остальных наборов она может ощущать только косвенно. Эти наборы сущностей, иными словами, и являются параллельными вселенными.

Я описал новую галилееву концепцию нашей связи с внешней реальностью как великое методологическое открытие. Оно дало нам новую надежную форму рассуждения, задействующую результаты наблюдений. В самом деле, один из аспектов его открытия состоит в следующем: научное рассуждение надежно не в том смысле, что оно гарантирует сохранение в неизменном виде любой конкретной теории, пусть даже лишь до завтра, а в том, что мы поступаем правильно, полагаясь на него. Ибо правильнее искать решения проблем, а не источники абсолютных обоснований. Результаты наблюдений – это действительно свидетельства, но не в том смысле, что любую теорию можно вывести из них с помощью дедукции, индукции или любого другого метода, а в том смысле, что они могут служить достойной причиной предпочесть одну теорию другой.

Но у открытия Галилея есть и другая сторона, которую редко оценивают по достоинству. Надежность научного рассуждения характеризует не только нас – наши знания и наши взаимоотношения с реальностью. Это также и новый факт о самой физической реальности, факт, который Галилей выразил фразой: «Книга Природы написана математическими символами». Как я уже говорил, в природе невозможно в буквальном смысле «вычитать» фрагменты теории – это индуктивистская ошибка. Но там есть нечто другое, подлинное – данные, или, выражаясь более точно, реальность, которая предоставляет нам эти данные в ответ на адекватное взаимодействие с ней. Если у нас есть фрагмент теории или даже фрагменты нескольких конкурирующих теорий, то можно использовать эти данные, чтобы сделать выбор между ними. При желании любой человек может искать данные, находить их и совершенствовать теорию, если они создают трудности. Для этого не нужно ни полномочий, ни посвящения, ни священных текстов. Единственное, что нужно, – смотреть в правильном направлении, не забывая о плодотворных задачах и перспективных теориях. Эта открытая доступность не только данных, но и всего механизма обретения знания, – ключевое свойство концепции реальности Галилея.

Возможно, Галилей считал это само собой разумеющимся, но это не так. Это существенное допущение о свойствах физической реальности. Логически реальность вовсе не обязана быть дружественной к науке, но она обладает этим свойством, и оно у нее отчетливо выражено. Вселенная Галилея переполнена данными. Коперник собирал данные для своей гелиоцентрической теории в Польше, Тихо Браге – в Дании, а Кеплер – в Германии. Направив свой телескоп в небо над Италией, Галилео расширил доступ к тем же данным. Каждый кусочек поверхности Земли каждую ясную ночь в течение миллиардов лет утопал в данных, относящихся к фактам и законам астрономии. Для множества других наук данные тоже лежали на поверхности, но рассмотреть их как следует удалось только в наше время с помощью микроскопов и других приборов. Там, где данных физически еще нет, мы можем материализовать их с помощью таких приборов, как лазеры и перегородки с отверстиями, – приборов, которые может построить каждый где угодно и в любое время. И результаты будут одни и те же, независимо от того, кто их обнаружит. Чем более фундаментальна теория, тем доступнее данные, которые на ней основаны (для тех, кто знает, как смотреть), и не только на Земле, но и во всем мультиверсе.