Чтение онлайн

Предел Бекенштейна Якоб Бекенштейн показал, [93] как квантовая физика накладывает ограничение на количество информации, которое может кодировать физическая система. Соотношения неопределенности показывают, что количество информации внутри системы радиусом R (в метрах) и массой M (в килограммах) никогда не может быть больше, чем масса, умноженная на радиус, умноженная на константу (которая имеет значение около 2,5 x 1043 бит на метр на килограмм). Природа позволяет кодировать удивительное количество информации до достижения предела Бекенштейна. Например, атом водорода может кодировать около 1 Мб информации. Типичный человек может кодировать около 1039 Мб информации — гораздо больше информации, чем может обработать любой существующий жесткий диск.

Естественные физические системы, по-видимому, кодируют гораздо меньше информации, чем позволяет Природа. Но предел Бекенштейна дает проектировщикам планетариев широкие возможности для создания идеальных симуляций различного размера и масштаба. Стандартные термодинамические расчеты дают нам энергию, необходимую для построения идеальной симуляции любого конкретного размера и массы.

Оказывается, цивилизация типа KI могла бы создать идеальную симуляцию около 10 000 км2 поверхности Земли и высотой около 1 км. Другими словами, цивилизация типа KI не могла бы создать идеальную симуляцию древней шумерской империи, не говоря уже о нашем нынешнем мире. Проектировщик планетария мог бы обмануть жителей Шумера с помощью неидеальной симуляции; было бы ненужно эмулировать материал на глубине 200 м под поверхностью Земли, например, поскольку люди того времени вряд ли копали так глубоко. Различные трюки и уловки также были бы доступны программисту планетария — но обратите внимание, что результирующая симуляция не была бы идеальной, и в принципе могло бы обнаружиться несоответствие. Главный герой «Новостей с улицы Д» Вайнера оказывается именно в такой ситуации.

Цивилизация типа KII могла бы создать симуляцию, чтобы обмануть Колумба. Но путешествия капитана Кука могли бы выявить несоответствия в их конструкции планетария.

Цивилизация типа KIII могла бы создать идеальную симуляцию объема радиусом около 100 а.е. Это большое расстояние, и когда я писал первое издание этой книги, наша цивилизация не могла проверить, является ли наша вселенная «реальной» или результатом симуляции, разработанной цивилизацией KIII. Но ситуация изменилась. «Вояджер–1» уже находится на расстоянии 127 а.е. от дома, и он не врезался в металлическую стену, выкрашенную в черный цвет! Мы знаем, что не живем в идеальной симуляции. Мы все еще можем жить в симуляции, которая менее чем идеальна; в конце концов, только два космических аппарата «Вояджер» пролетели дальше 100 а.е. Строители планетария могли сэкономить на симуляции некоторых аспектов реальности, чтобы расширить границу своей симуляции. Но это не может быть идеальная симуляция; наши инструменты в принципе могут обнаружить несоответствия в такой симуляции более низкого качества.

Гипотеза планетария противоречит как бритве Оккама, так и нашей базовой интуиции о том, как устроена Вселенная. Предполагать, что цивилизация типа III пойдет на такие усилия просто чтобы убедить нас, что наша Вселенная пуста, граничит с паранойей. Сам Бакстер выдвинул это лишь как возможность, которую следует исключить (и я уверен, что он не считает ее истинной). Но, по крайней мере, мы в конечном итоге сможем ее исключить. В ближайшие десятилетия, по мере того как мы будем исследовать все большую часть Вселенной и проверять ткань реальности на все больших масштабах расстояний, мы либо обнаружим несоответствие в симуляции, либо будем вынуждены признать, что Вселенная «реальна». И если окажется, что Вселенная «реальна» — на что, я уверен, большинство читателей поставило бы[94] — тогда нам придется искать разрешение парадокса Ферми в другом месте.

Решение 10: Бог существует

Случайность — это, возможно, псевдоним Бога, когда он не хочет подписываться. Анатоль Франс, Сад Эпикура

Некоторые предполагают, что ученые SETI занимаются теологическим поиском: поскольку внеземные цивилизации (ВЦ), вероятно, значительно опережают нас, они будут почти всеведущими, всемогущими существами. Мы бы считали их богами. Многие ученые SETI не согласились бы: технология ВЦ действительно может быть настолько продвинутой, что она, по выражению Кларка, неотличима от магии, но, безусловно, мы знаем достаточно, чтобы считать этих существ искусными инженерами. В худшем случае, мы бы смотрели на них как на чудотворцев. Мы знаем достаточно, чтобы не считать их богами.[95]

Другие утверждают, что Бог — создатель нашей Вселенной — существует. И поскольку Бог вездесущ, наш поиск внеземного разума был бы удовлетворен, если бы мы нашли Бога. Я безнадежно неквалифицирован, чтобы спорить по этим пунктам. Однако существует предположение из области теоретической физики, которое, если оно окажется верным, могло бы продемонстрировать существование многих других вселенных, благоприятных для развития ВЦ; еще более спекулятивное предположение состоит в том, что одна из этих цивилизаций создала нашу собственную Вселенную. Они, в некотором смысле, были бы Богом. Эта работа весьма спекулятивна, но теория делает определенное предсказание, которое можно проверить. Аргумент следующий.

«Теория всего», которую физики ищут десятилетиями, — это физическая теория, объединяющая гравитацию с другими силами и объясняющая наблюдаемые взаимосвязи между различными силами. Теория всего ответила бы на фундаментальные вопросы физики; на любой тип вопроса, который мог бы задать физик, в принципе можно было бы ответить в терминах этой теории. На практике большинство вопросов не объяснялись бы с точки зрения высших принципов, точно так же, как современные проблемы синтеза белка не требуют для своего решения знания квантовой хромодинамики. И теория всего, безусловно, не обязана объяснять любовь, истину или красоту. Но теория должна объяснять работу черных дыр, элементарных частиц и рождение Вселенной.

В настоящее время лучшим кандидатом на окончательную теорию является так называемая М-теория. (Еще в XIX веке физики думали, что находятся на грани создания теории всего, поэтому всегда лучше относиться к таким вещам с долей скептицизма.) Математика М-теории чрезвычайно сложна; действительно, большая часть математического аппарата, необходимого для развития теории, еще не изобретена. Однако предположим, что в ближайшие несколько десятилетий М-теория будет разработана до высокой степени сложности. Объяснит ли она «все»? Возможно, объяснит; на это надеется большинство работающих в этой области. Тем не менее, есть признаки того, что теория — какой бы она ни оказалась — будет иметь ряд параметров, таких как массы фундаментальных частиц и относительные силы фундаментальных взаимодействий, значения которых должны быть введены в теорию «вручную». Уравнения нашей окончательной теории могут говорить, например, что масса электрона должна быть ненулевой, но неясно, скажут ли они что-либо о том, почему его масса должна быть такой крошечной: 10– 22 в естественных единицах. Может оказаться, что масса электрона и различные другие параметры теории могли принимать любое значение.

Если теория всего не сможет объяснить, почему фундаментальные величины принимают наблюдаемые нами значения, если теория самосогласована независимо от того, какие числа мы подставляем для различных свободных параметров, то у нас будет окончательная теория, описывающая множество возможных вселенных. Каждая вселенная имела бы разные значения для различных фундаментальных параметров. Действительно, по ряду причин понятие мультивселенной все серьезнее воспринимается физиками. Как же, однако, физики могут начать отвечать на совершенно резонный вопрос, такой как: «Почему масса, связанная с космологической постоянной, равна 10– 60 в естественных единицах, тогда как мы наивно ожидали бы, что ее масса будет около 1?» Как нам действовать дальше?

Один из подходов — сказать, что значения параметров были установлены случайно. Как, однако, мы можем объяснить тот факт, что наблюдаемые значения этих параметров, по-видимому, необходимы для жизни? Можно немного поиграть с параметрами, но не сильно: жизнь требует химии, химия требует звезд, звезды требуют галактик… и все это требует, чтобы параметры находились в узком диапазоне значений. Уменьшите силу сильного взаимодействия, скажем, в четыре раза, и стабильные ядра не смогут существовать: у нас не было бы звезд. Измените космологическую постоянную, скажем, в 10 раз, и вы получите вселенную, совершенно непохожую на ту, в которой мы живем. Физик Ли Смолин оценивает вероятность выбора случайного набора параметров, порождающего вселенную, благоприятную для жизни, как 1 к 10229. Если оценка Смолина верна, то мы просто не можем уповать на удачу.

Шанс 1 к 10229Трудно передать, насколько фантастически маловероятно возникновение шанса 1 к 10229. Например, представьте, что у вас есть один билет в космической лотерее, шансы в которой примерно такие же, как в Национальной лотерее Великобритании: около 1 к 13 миллионам. Вы можете подумать, что стоит поучаствовать: вы вряд ли выиграете, но, эй, кто-то же должен. Теперь предположим, что организаторы этой космической лотереи — скупые существа. Их лотерея разыгрывалась раз в секунду, каждую секунду, с момента зарождения Вселенной около 13 миллиардов лет назад — так что было примерно 1017 розыгрышей. Но они выплачивают выигрыш только по одному из этих розыгрышей; все остальные розыгрыши недействительны, и они оставляют деньги себе. Таким образом, существует только один шанс из ста миллионов миллиардов, что ваш билет имеет право на участие в розыгрыше призов; и даже если он имеет право, шанс на выигрыш составляет всего 1 к 13 миллионам. С такими шансами даже самый оптимистичный игрок наверняка не стал бы участвовать. Но шанс выиграть в такую лотерею даже близко не передает абсолютной невероятности выпадения шанса 1 к 10229. Фактически, только экономист мог бы счесть такое событие вероятным: объясняя плохие показатели хедж-фонда во время финансового кризиса 2007 года, финансовый директор Goldman Sachs сказал, что «мы наблюдали отклонения в 25 стандартных отклонений несколько дней подряд». Забудьте о нескольких днях подряд — вы могли бы ожидать увидеть отклонение в 25 стандартных отклонений в один торговый день из 3,1x10136.