В основе Вселенной — несколько закономерностей

Научные исследования последних трехсот лет подвели нас к неизбежному выводу относительно реальности повседневного мира: все без изъятия создано из одного и того же материала. От пыли далеких звезд до вас и меня, то есть абсолютно все, что есть, возникло из грандиозного бульона квантовой энергии, следуя определенным закономерностям. Прекрасный тому пример — вода.

Когда два атома водорода соединяются с одним атомом кислорода в молекулу воды, схема связей между этими атомами всегда одна и та же. Они неизменно образуют один и тот же угол величиной 104 градуса. Совершенно предсказуемая, надежная закономерность. Именно в силу этой закономерности вода — всегда вода.

И так всегда и во всем.

Поэтому, для того чтобы выведать тайну работы Вселенной как большого «компьютера», мы должны спросить себя, как энергия Вселенной создает подобные закономерности, или схематические образцы. Именно на уровне этого вопроса граница между нашим повседневным миром и эзотерическими описаниями Вселенной оказывается размытой. Когда Зушу впервые пришла в голову мысль сравнить Вселенную с компьютером, он тоже начал сравнивать принцип ее работы с принципом работы компьютера в своей лаборатории. Такое сопоставление навело его на мысль, что они не только сходным образом функционируют, но и сходным же образом обрабатывают информацию. И Зуш начал искать функции Вселенной, эквивалентные функциям его компьютера.

Исходя из того, что бит — мельчайшая единица информации, используемая в компьютерных процессах, Зуш взял в качестве ее эквивалента атом — мельчайшую единицу материи. С этой точки зрения все, что мы видим вокруг, все, что чувствуем и осязаем, представляет собой материю, созданную из атомов, находящихся во «включенном» состоянии. Атомы же, которых мы не видим, то есть те, которые существуют виртуально, — это атомы, находящиеся в «выключенном» состоянии.

Подобно тому как аксиома «как вверху, так и внизу» помогает нам понять орбиты солнечных систем с помощью аналогичных ей орбит электронов, точно так же и аналогия Зуша может служить рабочей метафорой, которая сходным образом, причем в дальней перспективе, поможет нам понять процессы, происходящие во Вселенной. Просто. Элегантно. А главное — эффективно.

В исследовании, озаглавленном «Взгляд ученых-компьютерщиков на жизнь, Вселенную и все сущее» (1996), Юрген Шмидхубер из Института искусственного разума (Дальмоль, Швейцария) развил идеи Зуша. Изучая возможность того, что наша Вселенная являет собой выходные данные древней программы реальности, запущенной очень-очень давно, Шмидхубер начал с предположения, что когда-то в далеком-далеком прошлом великий Разум привел в действие программу, которая и создала «все возможные Вселенные». Я нарочно опустил сложные расчеты и уравнения, которые он использовал в качестве доказательства своих умозаключений, и ссылаюсь лишь на то, что имеет отношение к нашей теме.

В своей теории Шмидхубер опирается на тезис, что все началось в некий момент времени при наличии постоянного количества информации. Он утверждает: «Состояние любой Вселенной в данный момент времени описывается определенным количеством битов». Второй его тезис касается того, почему это так важно для нас: «Одна из множества Вселенных — наша». Другими словами, Шмидхубер выдвигает предположение, что Вселенная, как это имеет место при любой имитации, началась с определенного количества информации — определенного числа атомов (битов) — и что число этих атомов сохраняется таковым и по сей день, так что мы можем сосчитать их. Поразительно мощный и интригующий образ мышления об устройстве и работе Вселенной! Но если все сущее и в самом деле представляет собой информацию, о чем говорят Зуш, Шмидхубер и другие, то в таком случае, к какой ячейке этого разумного «компьютера» Вселенной относимся мы?

Кто не знает пословицу: «Когда ученик готов, является и учитель»! Во многом так же, когда созревает идея, появляется и технология для ее исследования. Обычно это происходит в самый критический момент. История показывает, что нужная математическая формула, нужные эксперименты и нужный чин таинственным образом появляются как раз тогда, когда они нужны больше всего, чтобы соединить части новой парадигмы в некое целое, весьма необходимое для нашей жизни. Естественным следствием таких новых откровений является то, что, как только они появляются, пути назад уже нет.

Именно это и происходит с теориями о Вселенной как компьютере. Поскольку визионеры вроде Зуша размышляли об этом еще в 1940-е годы, то математических методов, с помощью которых можно было бы разработать их радикальные идеи, в те дни, естественно, просто еще не было. Ситуация изменилась не далее как тридцать лет назад. На арене истории появилась новая математика — фрактальная, — и она навсегда изменила наш образ мышления и представления — от взглядов на природу и собственное тело до отношения к войнам и фондовой бирже.

В 1970-е годы профессор математики из Йельского университета Бенуа Мандельброт разработал способ исследования фундаментальной, или основополагающей структуры, которая делает мир таким, каков он есть. Эта структура состоит из схем, а точнее — из схем внутри схем внутри схем, и так далее. Он назвал этот новый взгляд на природу вещей фрактальной геометрией, или просто фракталами.

До открытия Мандельброта математики при описании мира пользовались геометрией Евклида, которая лишь приблизительно описывает природу с помощью линий, квадратов, кругов и кривых. Но это знание никуда не годится, когда требуется нарисовать дерево или горный хребет.

Природа не использует идеальных линий и кривых при создании деревьев, гор и облаков. Скорее она использует некие повторяющиеся во все больших масштабах фрагменты, которые, взятые в целом, образуют горы, облака и деревья. При этом каждый фрагмент, сколь бы мал они ни был, предстает как большая схема, частью которой он является. Когда Мандельброт создал программу на основе этой простой формулы и заложил ее в компьютер, результат оказался ошеломляющим. Если представлять мир природы как состоящий из малых фрагментов, которые в свою очередь составлены из других малых фрагментов, и, комбинируя похожие фрагменты, образовывать из них большие комби-нации, то получаемые таким путем образы уже не назовешь приблизительным описанием природы.

Рисунок 1.

В 1970-х годах Бенуа Мандельброт запрограммировал компьютер с целью получить первые фрактальные образы вроде того, который изображен слева. С тех пор ученые установили, что с помощью фрактальной геометрии можно имитировать даже самые сложные схемы природы, такие, например, как лист папоротника (на рисунке справа). Это открытие говорит в пользу той возможности, что природа и Вселенная могут быть результатами или слагаемыми подобных схем, созданных колоссальной квантовой программой, запущенной очень-очень давно.

Полученные образы выглядят в точности как природные. Именно это и сообщает нам о мире новая геометрия Мандельброта. Природа формируется из схем, шаблонов и закономерностей, которые сходны, но не идентичны. Такое сходство обозначают термином самоподобие.

Убеждение-код № 8: Природа использует несколько простых, себе подобных, повторяющихся схем — фракталов — для формирования из атомов всех знакомых нам образчиков природы — от элементов и молекул до скал, деревьев и нас самих.

Вероятно, в скором времени мы сможем использовать фракталы для репликации всего сущего, начиная с береговых линий континентов до взрывов сверхновых звезд. Главное — найти нужную формулу, правильную npoграмму. Эта идея возвращает нас к мысли о Вселенной как о продукте древней и постоянно действующей квантовой программы.

Если Вселенная — продукт невообразимо долго работающей компьютерной программы, тогда этот «компьютер» должен создавать и те фрактальные образцы, которые мы видим в природе. Во всяком случае, новая фрактальная математика впервые за все время устраняет с дороги тот камень преткновения, о который споткнулось немало ученых, а именно, вопрос: как устроена подобная программа? В действительности, ответ прост — точно так же, как и компьютерная! Только вместо электронных битов, образующих на выходе, на экране монитора линии, разумный «компьютер» Вселенной для производства скал, деревьев, птиц, растений и даже нас использует атомы.