Ллойд выдвигает предположение, что богатство и сложность Природы вокруг нас обязаны своим существованием сочетанию двух условий: наличию компьютера (в данном случае Вселенной, которая активно обрабатывает информацию) и случайности (в данном случае квантовой декогерентности, создающей случайные биты информации, из которых формируются небольшие кусочки компьютерных программ). В отличие от тысячи обезьян за тысячей печатных машинок, что могут генерировать лишь бессмысленные тексты, случайные программные строки разной длины в соответствии с математической теорией алгоритмической информации, создают «весь тот порядок и всю ту сложность, которые мы видим вокруг себя».[200]
Если Вселенная – это компьютер, может ли компьютер генерировать Вселенную? Перед тем как решить, не является ли наша Вселенная симуляцией, нужно разобраться, насколько сложно было бы ее создать. Существуют строгие физические ограничения на количество энергии и информации, которую можно закодировать в материи для последующего оперирования. Эти ограничения действуют для любого человека или инопланетянина, строящего вычислительные машины. Каждое вычисление требует манипулирования информацией в среде, и неважно, материальна она (как обычные компьютерные чипы) или состоит из излучения (фотоны). В большинстве случаев это означает переключение спина магнитного материала из положения «вверх» в положение «вниз» или какой-то аналогичный процесс. Используя квантовую физику, мы можем рассчитать количество элементарных логических операций, которые оптимальное (идеальное) вычислительное устройство может совершить, используя определенный объем энергии. Если вся энергия устройства (что в соответствии с формулой Е = mc2 означает всю его массу) может быть использована для расчетов, то оптимальный ноутбук, весящий два фунта, смог бы производить около 1050 операций в секунду (опсов). Сравните это значение с мощностью суперкомпьютеров будущего, работающих с экстрафлопсовой скоростью (1018 опсов)![201] Но скорость расчета – это еще не все. Энергия и температура также налагают ограничения на количество информации, которую устройство может хранить и обрабатывать, то есть на свойства его памяти. В целом N систем, каждая из которых может принимать два состояния, обладают 2N возможных состояний и могут зарегистрировать N бит информации (два состояния могут соответствовать двум направлениям спина магнитных частиц). Это соотношение определяется энтропией системы, которая ограничивает объем ее памяти.
По сути, энтропия системы указывает на количество ее доступных состояний, то есть таких состояний, которые могут использоваться для хранения информации. Чем выше энтропия системы, тем больше информации она может хранить. Шахматная доска со стороной 12 клеточек может вместить в себя гораздо больше конфигураций, чем доска со стороной 6 клеточек. В случае с моделью идеального двухфунтового ноутбука это означает 1031 бит доступной памяти. Данные результаты можно экстраполировать на всю Вселенную, если предположить, что с момента Большого взрыва она используется для вычислений. В 2002 году Ллойд рассчитал, что Вселенная может выдавать 10120 опсов при 1090 битах памяти (или даже 10120, если учитывать гравитационное взаимодействие).[202] Если наши кукловоды действительно создали симуляцию размером с известную нам Вселенную, то их компьютер должен иметь подобную мощность. Они могут сэкономить немного опсов и битов за счет увеличения зернистости, но тем не менее цифры остаются впечатляющими. Если бы они снизили мощность слишком сильно, пострадало бы качество симуляции и мы, ее жители, смогли бы заметить в ней неполадки – какую-то странность окружающего мира, разрыв в ткани нашей реальности. Например, Силас Бин, Зохре Давуди и Мартин Сэвэдж предположили, что, если бы авторы нашей симуляции использовали для имитации Вселенной квадратную решетку, что-то вроде трехмерной шахматной доски и с определенным размером ячейки (соответствующей клетке на обычной доске), их симуляция была бы ограничена минимально возможным объемом такой ячейки. Следовательно, высокоэнергетичные явления в микромире могли бы помочь нам проверить разрешение симуляции и, возможно, выявить ее искусственную природу.[203]
Если совместить эти аргументы с доказательствами неполноты, выведенными Геделем и Тьюрингом, и с неизбежной ограниченностью самореферентных логических систем, которую они раскрывают, мы увидим, что даже идеальные компьютеры в состоянии моделировать физическую систему, частью которой они не являются, с лимитированной точностью. Симуляция не может быть совершенной. Кроме того (и это самое важное), любая попытка смоделировать часть мира, которая включает в себя их самих, обречена на провал.[204]
Даже очень сложно организованные существа будущего неизбежно столкнутся с тем, что какие-то возможности им доступны, а какие-то – нет. Во-первых, их знание реальности будет ограниченно. Во-вторых, их способность симулировать собственную версию реальности, то есть воспроизводить свои знания с помощью машин, будет подчиняться лимитам энергетических ресурсов, скорости обработки информации и объемов памяти. Раса, способная использовать для своих вычислений целую Вселенную, будет неотличима от богов. Но все же ее природа будет вовсе не Божественной, ведь ее возможности будут иметь физические границы. Эта мысль немного успокаивает. Более того, по мере расширения наших знаний о физической Вселенной и возможностей наших вычислительных ресурсов мы в конце концов сможем производить расчеты и совершать иные действия, которые на сегодняшний день показались бы нам волшебством. Как однажды сказал Артур Кларк, «любая достаточно развитая технология неотличима от магии».[205] То, что даже самые продвинутые наши попытки никогда не выведут нас за пределы «зернистой» реконструкции физической реальности, означает, что мы никогда не будем подобны богам, как и наши предполагаемые кукловоды. Законы природы и границы знаний заставят нас вечно оставаться простыми смертными.
Глава 32. Трепет и смыслв которой говорится о нашем стремлении к знанию и о том, почему это важно
Наука как человеческое предприятие – это одно из величайших достижений нашего интеллекта и истинное свидетельство нашей способности совместно создавать знания. Наука – это ответ на наше страстное желание понять мир, в котором мы живем, и свое место в нем. Она задается древнейшими вопросами, которые преследовали и подталкивали людей вперед в течение многих веков, – вопросами начала и конца, места и смысла. Нам нужно знать, кто мы такие, где мы находимся и как мы сюда попали. Наука откликается на нашу человеческую природу, на наше непрестанное стремление к свету.
Разум – это инструмент, который мы используем в науке, но он не является ее мотивацией. Мы не пытаемся познать мир сам по себе и закончить на этом. Наш поиск определяет нас, он воплощается во всем, что делает нас людьми: в страстях и драмах, в вызовах и задачах, в победах и поражениях, в вечном желании идти вперед, в пугающем, но одновременно манящем ощущении, что мы знаем так мало и что впереди нас ждут тайны – скрытые от нашего глаза, близкие, но одновременно недоступные.
Мы анализируем и тестируем Природу так, как можем, с помощью своих инструментов и интуиции, моделей и приближений, фантастических описаний, метафор и образов. Наука, как я показываю ее в этой книге, – это бесконечное движение, конца которому не предвидится. Чем больше мы узнаем о мире, чем больше сравниваем данные наблюдений с нашими теориями, чем глубже и дальше заходим в своих поисках, тем чаще понимаем, что получаемые нами ответы не всегда ведут нас вперед. Иногда они означают шаг назад. Остров знаний может увеличиваться и уменьшаться по мере того, как мы узнаем что-то новое о Вселенной или отказываемся от прошлых взглядов. Мы видим мир яснее, чем кто-либо до нас, но все еще недостаточно ясно.
Надежда на то, что когда-нибудь мы достигнем конечной полноты знаний, слишком наивна. Для того чтобы двигаться вперед, наука должна совершать ошибки. Мы можем стремиться к достоверности, но для дальнейшего роста нам необходимы сомнения. Мы окружены горизонтами и проявлениями неполноты. Все, что мы видим, – это тени на стене пещеры. С другой стороны, наивно и полагать, что эти препятствия непреодолимы. Границы – это стимулирующий фактор. Они рассказывают нам о мире, о нашем восприятии его и о нас самих, при этом подталкивая вперед в поиске ответов. Мы раздвигаем границы, чтобы лучше понять, кто мы такие. Тот же процесс, который мы видим в науке (движение вперед или отступление, но при этом постоянный прогресс), должен происходить с каждым из нас при достижении наших личных целей. Когда мы боимся сделать следующий шаг в неизвестное, мы перестаем расти.
Наука – это не просто знания о физической реальности. Это взгляд на жизнь, это образ жизни, коллективное стремление расти как вид в мире, полном тайн, страхов и чудес. Наука – это одеяло, которым мы накрываемся каждую ночь, свет, который мы включаем во тьме, маяк, напоминающий нам, на что мы способны, когда работаем сообща в стремлении к единой цели. Тот факт, что науку можно использовать во благо или во вред, говорит лишь о ненадежности человеческого рода и о его склонности к созданию и уничтожению.
Исследуя Природу и изучая множество ее лиц, мы должны помнить, что берега неведения растут вместе с Островом знаний. Океан неизвестного растет вместе с нашими успехами. Кроме того, нельзя забывать, что науке отведена лишь часть этого Острова, ведь существует множество способов знать, которые подпитывают друг друга. Пусть физические и социальные науки освещают многие аспекты знания, но им не принадлежат все ответы. Как глупо было бы попытаться вместить все, на что способен человеческий дух, в одном понятии «знание»! Мы многомерные существа, ищущие ответы различными дополняющими друг друга способами. У каждого из них есть своя собственная цель, но нам нужны они все. Когда вы подаете бокал вина любимому человеку, появляется что-то еще, кроме химии его молекулярного строения, физи