Вероятно, число осознанных мыслей, посещающих нас, значительно меньше, но все еще чрезвычайно велико. Например, средняя скорость речи — порядка двух слов в секунду. Если значимую мысль оценить в пять слов, то за всю жизнь мы можем передумать около миллиарда мыслей.
Эти оценки показывают, что для исследования мира нам предоставляется около миллиарда возможностей. В этом смысле внутреннего времени у нас предостаточно. Даже такая оценка может оказаться слишком консервативной, поскольку в мозгу возможна параллельная обработка данных. Иногда, главным образом бессознательно, мы обдумываем несколько вещей одновременно.
В «Песни любви Дж. Альфреда Пруфрока» Томас Элиот говорит о том же с иронией: «Мгновенье на сомненья — и мгновенье / Решимости на мнимую решимость»[34].
Благодаря достижениям предыдущих поколений мы можем значительно увеличить наши мыслительные ресурсы. Нам не надо с нуля искать способы удовлетворить базовые потребности в еде, питье или тепле. Не надо опять открывать математический анализ, основы современной науки, технологии. Изобретение компьютера и интернета избавило нас от необходимости производить кропотливые вычисления и запоминать большие массивы информации. Мы можем передать часть мыслительного процесса «на аутсорсинг» и освободить больше нашего внутреннего времени для других целей.
Природа не ограничена быстротой человеческой мысли. События могут происходить с гораздо большей скоростью, чем наша скорость обработки образов — сорок за секунду, даже если зрительно воспринимать их мы не можем. А вот «тактовая частота» современного информационного процессора, такого как у высокоскоростного ноутбука, — примерно 10 гигагерц. Это соответствует 10 миллиардам операций в секунду. Транзисторы компьютеров используют движение электронов под действием электрического поля вместо гораздо более медленных процессов диффузии и химических реакций, управляющих нашими нейронами. Именно поэтому искусственный интеллект «соображает» примерно в миллиард раз быстрее, чем естественный.
История часов и измерений времени внесла большой вклад в физику. Сначала часы представляли собой довольно простые приборы: солнечные измеряли время по положению солнца, песочные основывались на пересыпании песка, а в сходных с ними устройствах использовались перетекание воды, горение свечей и многое другое. Такие легендарные ученые, как Галилей и Христиан Гюйгенс, изобрели механические часы с маятником, которые затем совершенствовались в течение многих десятилетий и вплоть до двадцатого века были эталоном точности.
В двадцатом веке появились более надежные часы, основанные на совершенно других принципах. Маятники и раскручивающиеся пружинки уступили место сначала колеблющимся кристаллам, а затем колеблющимся атомам. Эти крохотные осцилляторы меньше подвержены грубому воздействию извне, а трение в них очень мало. В результате сегодня самые точные атомные часы невероятно стабильны[35]: их стабильность лучше, чем 10-18. Это значит, что время, которое покажут двое таких часов, работающих в течение всей жизни Вселенной, будет различаться примерно на секунду. Современные, относительно дешевые компактные (размером с микрочип) атомные часы могут верно показывать время с точностью до 10-13. Это значит, что они отстанут или уйдут вперед на одну секунду за миллион лет.
Такая невероятная точность может показаться излишней, но на самом деле она очень полезна. В случае спутниковой навигационной системы именно этим обеспечивается точность измерения расстояния. Обратите внимание, что когда речь идет о скорости света, то даже крошечная ошибка при измерении времени приводит к заметной ошибке при вычислении расстояния.
Создание еще более точных часов — сложное и перспективное направление современной физики. Один из недавних результатов в этой области мне особенно дорог: нашлась возможность создать из большого числа взаимодействующих атомов физическую систему, которая увеличит точность одноатомных часов. Идею существования такой системы — темпорального или квантового «кристалла времени» — выдвинул я, а затем ее реализовали физики-экспериментаторы.
Измерение коротких промежутков времени
Как и в контексте пространства, если нас интересуют чрезвычайно короткие временные промежутки, измерения надо проводить другими, не столь прямыми методами. Мы видели, что при измерении расстояния рентгеновская дифракция и рассеяние атомов дают информацию, которую можно конвертировать в карты (то есть в изображения) атомного и субатомного мира. Эти методы связаны с изучением того, как мишени — объекты, которые мы хотим отобразить, — изменяют движение падающих рентгеновских лучей или частиц, бомбардирующих образец.
Чтобы определить временную структуру быстрых событий, используются сходные методы, но теперь существенны изменения энергии, а не направления движения. Мир быстрых событий полон чудес и сюрпризов. Я остановлюсь на нескольких основных моментах и сделаю это настолько кратко, насколько позволяет суть вопроса.
Благодаря мощным лазерам можно изучить последовательность событий, происходящих во многих химических процессах. Фемтохимия создает временные шкалы с шагом, достигающим 10-15 секунды (одна фемтосекунда). Ведь чем лучше что-то понимаешь, тем лучше можешь это контролировать. Лазерная коррекция зрения использует фемтосекундные лазерные импульсы для операций на роговой оболочке.
Еще большее временное разрешение удается получить, используя ускорители высоких энергий. Позднее мы более подробно займемся этим вопросом. Бозон Хиггса, открытие которого стало триумфом физики двадцать первого столетия, крайне нестабилен. Его время жизни — всего 10-22 секунды. Это значит, что для получения свидетельств его существования физикам потребовалось реконструировать события такого временного масштаба.
Прикладное физическое время
Общая теория относительности Эйнштейна двигалась от триумфа к триумфу, как теория гравитации. Она учит нас, что пространство-время может изгибаться и деформироваться. Это подогревает мечты о путешествиях в прошлое и будущее, порталах, кротовых норах и варп-двигателях[36]. Могут ли эти фантазии стать инженерной реальностью?
У меня мало надежды, что в обозримом будущем мы сможем манипулировать физическим временем. По иронии судьбы обнаружение LIGO гравитационных волн — возможно, наиболее убедительное подтверждение общей теории относительности — также подкрепляет мое мнение.
Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) — превосходный прибор, разработанный специально для того, чтобы фиксировать малейшие искривления пространства-времени. Он реагирует на изменения относительного положения разнесенных на четыре километра зеркал, которые в тысячу раз меньше ядра атома. Однако даже при такой чувствительности ему едва удалось обнаружить искажения, возникшие при коллапсе двух черных дыр, каждая из которых в несколько раз массивнее Солнца. Вывод прост: деформировать пространство-время можно, но работа эта очень трудная.
Прикладное психологическое время: прыжки и развороты
Физическое время нельзя изогнуть: оно непрерывно течет в одном направлении и одинаково для всего сущего. Психологическое время — это совсем другое. Оно может извиваться, ветвиться и довольно резво скакать. С помощью памяти можно возвращаться в прошлое и двигаться по нему быстро или медленно, перепрыгивать с события на событие, менять их, представляя себе, как все могло бы сложиться. Мы запросто придумываем различные варианты будущего и планируем свои действия так, чтобы реализовать желаемый. Возможно, это и есть основная задача наших лобных долей — массивных извилистых выступов мозга, которые значительно отличают нас от животных.
Кстати, компьютеры, по сути, неподвластны времени. Они могут возвращаться в прежние состояния и выполнять параллельно несколько программ. Искусственный интеллект, основанный на таких технологиях, сможет конструировать свое психологическое время с большой точностью и вариативностью. Вероятно, у него даже будет возможность «проживать» доставляющие удовольствие моменты вновь и вновь, причем так же остро, как и в первый раз.
Прикладное психологическое время: скорость
Как мы уже говорили, существует огромная пропасть между скоростью нашего мышления и скоростью «мышления» современного компьютера — эти скорости различаются в миллиарды раз. Фундаментальные фемтосекундные атомные процессы происходят еще во много тысяч раз быстрее. Таким образом, есть временное пространство, куда в каждый момент может поместиться гораздо больше событий.
Перед умело объединенными разумами человека и машины или полностью искусственным интеллектом открываются значительные возможности увеличить стандартную скорость мышления. Если не случатся катастрофическая ядерная война или потепление климата, именно это вскоре и произойдет — по моим оценкам, за несколько десятилетий.
Возможна и более фантастическая картина. Представьте себе сверхбыстродействующий интеллект на основе субатомных процессов. Эта тема обыгрывается в романе «Яйцо дракона» Роберта Лалла Форварда, написанном в жанре «твердой» научной фантастики[37]. Форвард придумал разумную цивилизацию, чила, живущую на поверхности нейтронной звезды. Здесь царствует ядерная, а не атомная химия. При ядерных реакциях выделяется гораздо больше энергии, и потому они протекают быстрее. Эпохи истории чила меняются в мгновение ока. Прилетевшие с Земли астронавты сталкиваются с дикой, отсталой в научном отношении формой жизни, но через полчаса обнаруживают, что чила, получив доступ к библиотекам землян, намного их опередили.