EDVAC.
Тьюринг и фон Нейман осознавали ограниченность собственных моделей; в последние годы своей жизни они оба исследовали процессы вычислений в пространственных структурах: для Тьюринга это было формирование диаграмм направленности, а для фон Неймана – саморепликация. Однако их наследие продолжает жить в счетчике команд, имеющемся почти в любом процессоре – современном наследнике головки Тьюринга, читавшей знаки на бумажной ленте.
В природе в каждый момент времени и повсеместно что-то происходит. Целая компьютерная индустрия создала вычислительные устройства, лишь немногие исследовали физику вычислений. Эти ученые, работавшие за пределами того, что традиционно считается компьютерной наукой, смогли разработать квантовые компьютеры, использующие запутанные квантовые состояния и их суперпозицию; микрогидродинамику, в равной мере приложимую к переносу материи и переносу информации; аналоговую логику для решения дискретных задач с непрерывными степенями свободы и численную симуляцию программируемых материалов. Еще более важно то, что возникают модели программирования, создатели которых обращают больше внимания на физические ресурсы, а не стремятся переложить заботу о них на чужие плечи. Выясняется, что сделать это проще, чем предполагалось, потому что при этом удается избежать всех проблем преобразования из нефизического в физический мир.
Нео, главный герой фильма «Матрица», стоит перед выбором – он может принять красную таблетку и покинуть иллюзорный мир, в котором живет, или принять синюю и сохранить существующую иллюзию. Оказавшись в реальном мире, он понимает, что этот мир намного более сложен, но при этом он гораздо интереснее. Перед таким же выбором стоит в наши дни и цифровой мир – он может либо принять, либо отвергнуть физическую реальность, в которой находится.
Архитектуру машин Тьюринга и фон Неймана можно представить себе в виде технологических колес-стабилизаторов (напоминающих колесики на детском велосипеде). Они облегчают наше движение, однако теперь нам необходимо сделать нечто большее – мы должны добавить к своим программам физические единицы измерения, и это даст нам возможность написать программу для универсального компьютера – нашей Вселенной.
Наука развивается благодаря похоронамСэмюел Барондес
Руководитель Центра нейробиологии и психиатрии, Университет штата Калифорния в Сан-Франциско; автор книги Making Sense of People: Decoding the Mysteries of Personality («Осмысление человека: раскрывая загадки личности»).
Когда Макс Планк начал изучать физику в Мюнхенском университете в 1874 году, его учитель, Филипп фон Жолли, предупредил его о том, что физика – это уже зрелая область, в которой вряд ли можно научиться чему-то новому. Такой подход продержался вплоть до конца XIX века.
В 1900 году лорд Кельвин, великий британский физик, ясно заявил:
В физике не осталось ничего нового и требующего открытия. Все, чем нам остается заниматься, это более точными измерениями.
Но уже в ранние годы карьеры Планка у него были причины сомневаться в этом самодовольном утверждении. И в том же году, когда Кельвин сказал свои слова, Планку удалось их опровергнуть.
Он работал над изучением связи тепла и света (вопросом, вызывавшим большой интерес у активно развивавшихся электрических компаний) и предложил уравнение, вполне соответствующее теориям классической физики. Однако он изрядно встревожился, получив новые результаты экспериментов, которые доказывали его неправоту.
Припертый к стене 42-летний Планк быстро вывел другое уравнение, которое соответствовало данным. Однако и новое уравнение привело к неожиданным последствиям. Будучи несовместимым с прежними физическими идеями, оно оказалось первым кирпичиком совершенно нового взгляда на физику – квантовой теории. То, как сопротивлялись этому нововведению консервативные представители физического сообщества, может наглядно подтверждать мнение Планка о том, что новая научная истина не одержит триумфальной победы, пока «ее оппоненты не вымрут с течением времени».
Однако в реальности триумф квантовой теории не зависит от этой мрачной перспективы. Участники физического истеблишмента вскоре начали относиться к квантовой теории серьезно, поскольку это была не просто странная идея, пришедшая в голову Планка. Ее необходимость проявилась вследствие довольно удивительного результата эксперимента.
Примерно так и работает наука. Когда эксперименты бросают вызов распространенной идее, на них начинают обращать внимание. Если данные экспериментов подтверждаются, старая идея подвергается модификации. В областях, где важные эксперименты сравнительно просты, подобные изменения могут произойти достаточно быстро, и уж точно они не зависят от факта смерти ведущих специалистов. Бросить вызов превалирующей точке зрения гораздо сложнее там, где мнение не зависит от экспериментов с достаточно четкими и однозначными результатами. Для изменения общепринятой точки зрения в этих областях бывает даже недостаточно смерти ее автора, и даже шаткие позиции могут выживать на протяжении нескольких поколений.
Так что Планк ошибался. Развитие новых научных истин не зависит от ухода из нашего мира упертых консервативных оппонентов. Напротив, оно в основном зависит от постоянного привлечения талантливых новичков, готовых внести свой вклад в изменение существующего порядка. В случае Планка дальнейшему продвижению квантовой теории способствовало появление молодого Альберта Эйнштейна, а не смерть его пожилых оппонентов.
Как отметил Дуглас Стоун в книге «Эйнштейн и квант» (Einstein and the Quantum), именно 25-летний клерк из патентного ведомства, неоперившийся аутсайдер, которому было нечего терять, стал главной движущей силой в развитии этой теории. Эйнштейну было просто наплевать на старейшин мира науки.
Циничные взгляды Планка на научные измененияХьюго Мерсье
Когнитивный ученый; стипендиат Ambizione, Центр когнитивных наук Университета Невшателя.
Мой ответ на вопрос, заданный Edge.org в этом году, был вдохновлен пессимистической точкой зрения Макса Планка на научные изменения:
Обычно новые научные истины побеждают не так, что их противников убеждают и они признают свою неправоту, а большей частью так, что противники эти постепенно вымирают, а подрастающее поколение усваивает истину сразу.
Разумеется, это высказывание было воспринято неоднозначно. Однако более образованная публика начала серьезнее относиться к ней, когда Томас Кун отметил, что авторитетные ученые имеют довольно серьезные стимулы сопротивляться новым теориям, потому что в противном случае им пришлось бы ставить под сомнение результаты работы всей своей жизни.
Но даже если ученые, обладающие всей свободой дискурса и свидетельствами, не могут изменить своей точки зрения, когда это становится необходимым, на что остается надеяться всем остальным? Зачем вообще тратить время на попытки кого-то переубедить?
К счастью, Планк был неправ. Детальное изучение основных изменений в мире науки раз за разом показывает, насколько быстро ученые принимают новые теории – при условии, что те обладают достаточным подкреплением.
К примеру, вряд ли стоит винить ученых XVI века за то, что они отвергали гелиоцентрическую модель Коперника. Она не объясняла имевшиеся данные лучше других, она была наполнена безвкусными запоздалыми корректировками, а кроме всего прочего, она не давала ответа на простой вопрос: «Если Земля движется, то почему мы этого не ощущаем?» Но по мере того как все имевшиеся вопросы обретали ответы – Кеплер придумал эллиптические орбиты; Галилей объяснил принципы движения, – гелиоцентрическая модель быстро обрела поддержку.
Другие теории, которые также требовали значительных концептуальных изменений, принимались намного быстрее, поскольку с самого начала были основаны на более качественных аргументах. Когда Ньютон впервые предложил новую теорию света, опровергавшую многовековые убеждения, он сделал это в рамках короткой статьи, которая содержала довольно мало экспериментальных свидетельств для его заявлений. Однако его теория показалась убедительной многим ученым (и это никак не было связано с авторитетом Ньютона, поскольку в то время его мало кто знал). Когда 30 лет спустя Ньютон опубликовал свою «Оптику» со значительно более качественной презентацией той же теории и множеством хорошо описанных экспериментов, он буквально взял штурмом позиции натурфилософов; через несколько лет и после некоторых усилий большинство из них согласились с его идеями.
Джозеф Пристли, до самой своей смерти веривший в существование флогистона, часто считается одним из наиболее ярких примеров упрямства, присущего даже самым одаренным ученым. Однако Пристли все же был скорее исключением. Когда Лавуазье начал публиковать свои открытия и критиковать концепцию флогистона, он встретил одновременно и сопротивление, и принятие – сопротивление новым теориям, которые были не до конца сформулированы даже в мозге самого Лавуазье, и признание силы его методов и результатов. И как только французский химик смог сформулировать теорию, способную объяснить множество явлений, интересовавших научное сообщество, оно всецело восприняло ее уже через несколько лет.
Таких примеров можно найти много – суть идей Дарвина была принята его коллегами вскоре после публикации «Происхождения видов», а идея подвижности платформ превратилась из предположения в теорию, заслуживающую описания в учебниках, всего за десяток лет. Оба эти примера показывают, что, когда аргументы достаточно хороши, подавляющее большинство ученых способно изменить свою точку зрения. Как отмечал историк науки Бернард Коэн, даже Планк, идеи которого были не менее революционны, чем описанные здесь примеры, смог убедить в них большинство из своих ровесников, а не только новое поколение.
По всей видимости, не каждая наука позволяет быстро достигать консенсуса – к примеру, у политологов нет возможности использовать столь же точные данные, что у физиков-ядерщиков. Тем не менее важно отдавать должное науке как таковой – не только потому, что изменение убеждений представляет собой своего рода подвиг, но и потому, что пессимистический и циничный взгляд на аргументы другой стороны может приводить к пагубным эффектам.