Шон Кэрролл - Вселенная

Сегодня мы сказали бы, что Лаплас сближал Вселенную с компьютером. Вселенная получает ввод (текущее состояние Вселенной), производит вычисления (законы физики) и выдаёт вывод (состояние Вселенной в следующее мгновение). Аналогичные идеи до Лапласа высказывали Готтфрид Вильгельм Лейбниц и Руджер Бошкович, а ещё двумя тысячелетиями ранее эти идеи предвосхитила Адживика, неортодоксальная школа древнеиндийской философии. Поскольку во времена Лапласа компьютеров ещё не существовало, он воображал «обширный разум», знавший положение и скорость всех частиц во Вселенной, понимавший все силы, которым они подчиняются, и обладавший достаточной вычислительной мощностью для применения законов ньютоновской механики. В таком случае, по мысли Лапласа, «для такого разума ничего не было бы неясного, и будущее существовало бы в его глазах точно так же, как прошлое». Современники сразу же сочли название «обширный разум» невероятно скучным и переименовали его в «демона Лапласа» .

Мы привыкли говорить «в следующий миг», но для Ньютона и Лапласа, а также согласно наиболее полным современным представлениям теоретической физики время течёт непрерывно, а не дискретно. Сама эта проблема невелика; она решается при помощи дифференциального исчисления, которое именно для этой цели разработали Ньютон и Лейбниц. Под «состоянием» Вселенной или любой её подсистемы мы понимаем положение и скорость каждой содержащейся в ней частицы. Скорость — это просто темп изменения (производная) положения с течением времени; законы физики также позволяют вывести ускорение — темп изменения скорости с течением времени. Итак, вы сообщаете мне о состоянии Вселенной, а я, используя законы физики, могу просчитать его в будущее или прошлое и узнать о состоянии Вселенной в любой другой момент времени.

Мы говорим на языке классической механики — упоминаем частицы, силы, но сама эта идея гораздо более мощная и универсальная. Лаплас ввёл идею «полей» как важнейшей физической концепции, которая закрепилась в XIX веке в трудах Максвелла и Фарадея по электричеству и магнетизму. В отличие от частицы, обладающей положением в пространстве, поле обладает значением в каждой отдельно взятой точке пространства — в принципе, это и есть поле. Но это значение поля можно трактовать как «положение», а темп его изменения как «скорость», то есть весь мысленный эксперимент Лапласа не теряет актуальности. То же касается общей теории относительности Эйнштейна, и квантовомеханического уравнения Шрёдингера, и современных построений вроде теории суперструн. Со времён Лапласа любая серьёзная попытка разобраться в глубинных механизмах Вселенной предполагала, что прошлое и будущее определяются текущим состоянием системы. (Возможное исключение — изучаемый в квантовой механике коллапс волновой функции, о чём мы поговорим позднее.)

Этот принцип имеет простое, пусть и потенциально обманчивое название: «сохранение информации» . Точно так же, как сохранение импульса подразумевает, что Вселенная может просто оставаться в движении, не нуждаясь при этом в скрытом перводвигателе, сохранение информации означает, что в каждом моменте содержится достаточное количество информации, чтобы определить состояние на любой другой момент времени.

В данном случае термин «информация» нужно воспринимать осторожно, поскольку в разном контексте учёные обозначают этим словом разные вещи. Иногда «информация» означает уже имеющиеся у вас знания о положении дел. В других случаях это имеющаяся в вашем распоряжении информация, воплощённая в виде той или иной макроскопической системы (независимо от того, получаете вы информацию, рассматривая данную систему, или нет). Мы будем использовать третье возможное определение информации: полное описание состояния системы — всё, что возможно о ней узнать. Говоря о сохранении информации, мы имеем в виду как раз всю информацию о системе.

Два этих закона сохранения — импульса и информации — подразумевают массу изменений в нашей наилучшей базовой онтологии. Древнее аристотелевское мировоззрение было удобным и в некотором смысле персоналистическим. Если тела движутся, значит должен быть двигатель; если что-то происходит, то у этого должна быть причина. Лапласовское мировоззрение — сохраняющееся в науке и сегодня — основано на закономерностях, а не на натурах и целях. Если происходит определённое событие, то мы знаем, к какому другому событию оно обязательно приведёт, и такая последовательность описывается законами физики. Почему? Потому что мы наблюдаем именно такую закономерность.