Введение
Традиционный поиск фундаментальной физики сводится к попыткам свести все явления к поведению мельчайших частиц. Такой подход упускает из виду главное: реальность многогранна.
Инструментализм утверждает, что научные теории служат лишь удобным инструментом для предсказания результатов экспериментов. Этот подход лишает науку стремления понять, как устроен мир на самом деле.
Истинная Теория Всего не может быть построена только на базе квантовой механики. Чтобы понять структуру реальности, необходимо объединить четыре фундаментальные нити знания: квантовую физику, теорию вычислений, эпистемологию и теорию эволюции.
Дэвид Дойч доказывает, что параллельные вселенные — не фантастика, а неизбежное следствие законов квантовой механики.
Книга отвечает на сложные вопросы о природе времени, познания и Вселенной:
- Почему квантовая интерференция доказывает существование мультивселенной?
- Как устроена реальность на самом фундаментальном уровне?
- Каким образом универсальный компьютер Тьюринга моделирует физический мир?
- Почему законы физики допускают создание виртуальной реальности?
- Как биологическое знание противостоит хаосу и энтропии?
- Существуют ли ограничения на рост человеческого знания?
1. Философия науки и природа объяснения
Истинная цель науки заключается в объяснении скрытой реальности, а не просто в предсказании результатов экспериментов.
Объяснение против предсказания
Инструменталисты считают научные теории лишь инструментами для прогнозов. Однако предсказание без понимания механизма бесполезно для создания новых технологий.
Даже если бы существовал инопланетный оракул, предсказывающий любые эксперименты, он не помог бы спроектировать космический корабль без понимания принципов его работы.
Структура научного знания
Рост научного знания ведет к упрощению понимания, поскольку новые глубокие теории объединяют и заменяют множество разрозненных фактов.
Гелиоцентрическая система Коперника вытеснила сложную систему Птолемея, а десятичные арабские цифры заменили римскую арифметику. Науке сегодня известны 600 000 видов жуков, но систематизация делает это знание управляемым.
Критика редукционизма
Редукционизм ошибочно сводит всю науку к изучению низкоуровневых частиц, игнорируя самостоятельную ценность эмерджентных явлений.
Присутствие конкретного атома меди на статуе Уинстона Черчилля в Лондоне объясняется через идеи, лидерство и Вторую мировую войну, а не через траектории отдельных частиц со времен Большого взрыва.
2. Доказательство существования параллельных вселенных
Квантовая интерференция и поведение фотонов доказывают, что реальность состоит из мультивселенной и теневых объектов.
Физика теней и кванты света
Свет состоит из дискретных порций — фотонов. При прохождении через фильтры свет распадается на отдельные вспышки от каждого квантового объекта.
Фонарик направляет в глаз примерно $10^{14}$ фотонов каждую секунду. Более чувствительный глаз лягушки видит редкие вспышки даже на расстоянии 100 млн км, фиксируя в среднем одну вспышку в день.
Интерференция и теневые фотоны
Сложные картины теней при прохождении света через щели доказывают существование невидимых теневых фотонов. Они незримо интерферируют с реальными квантовыми частицами.
Нечто вполне реальное мешает фотонам двигаться дальше, и это нечто состоит из теневых партнеров. В эксперименте с прохождением одиночных фотонов через четыре щели картина интерференции сохраняется точно такой же.
Структура мультиверса
Физическая реальность далеко выходит за пределы нашей привычной вселенной. Мультиверс содержит огромное количество параллельных миров.
Каждый реальный фотон сопровождается по крайней мере триллионом теневых фотонов в параллельных измерениях. Наблюдатели в параллельных вселенных считают реальными именно свои миры, а наш мир воспринимают как теневой.
3. Методология науки и теория познания
Наука развивается через решение проблем и рациональную критику догадок, а не через индуктивное накопление наблюдений.
Критика индукции
Индуктивистская теория науки ложна. Научные знания и теории никогда не выводятся путем простого обобщения наблюдений.
Наблюдения сами по себе не имеют смысла без предварительно созданного объяснительного каркаса. Показательна история о цыпленке Бертрана Рассела, который ежедневно предсказывал кормежку по индукции, пока фермер не свернул ему шею.
Наука как решение проблем
Научный процесс начинается не с наблюдений, а с обнаружения неадекватности существующих объяснений. Новые теории проверяются критикой и экспериментами.
Примерами успешной проверки выступают открытие планеты Нептун в 1846 году и измерение отклонения света звезды Артуром Эддингтоном в 1919 году.
Исторические уроки
Конфликт Галилея с Церковью был спором о превосходстве научного метода над религиозным откровением.
Инквизиция допускала использование гелиоцентрической теории как удобного математического допущения для предсказаний, но отрицала её объяснительную силу. В 1633 году инквизиция судила Галилея и приговорила к домашнему аресту.
4. Критерий реальности и природа знания
Реально то, что способно оказывать автономное и сложное ответное воздействие, требующее независимого объяснения.
Критерий доктора Джонсона
Сэмюэл Джонсон пинает большой камень, и его нога отскакивает обратно. Чтобы объяснить это ощущение, необходимо признать существование внешней автономной реальности.
Некоторые креационисты утверждают, что вселенная создана 6000 лет назад. Однако любая попытка создать альтернативную теорию, отрицающую научные открытия, опирается на саму отвергаемую науку.
Сложность и вычисления
Бритва Оккама требует отсекать избыточные сущности. Теория инквизиции утверждала, что Земля неподвижна, а движение планет лишь кажется гелиоцентрическим.
Автор переформулирует критерий реальности в терминах сложности вычислений. Если для симуляции явления требуется колоссальный объём вычислений, воспроизводящий всю историю взаимодействий, то отрицание реальности таких объектов философски неприемлемо.
Самоподобие реальности
Физическая реальность обладает свойством самоподобия, благодаря которому структура мира отражается в человеческих мыслях и законах.
Планеты состоят из схожего набора примерно из 100 химических элементов, а свет далёких галактик доносит до нас астрономические данные. Знание создает новый вид самоподобия, делая науку возможной.
5. Природа виртуальной реальности и вычислений
Компьютеры подчиняются законам физики, а человеческое восприятие мира фундаментально устроено как виртуальная реальность.
Физика вычислений
Простые генераторы образов передают лишь односторонний сенсорный выход. То, что способны считать компьютеры, определяется всецело физическими законами.
Генераторы виртуальной реальности
Система виртуальной реальности объединяет широкий диапазон чувств с активной обратной обратной связью и реагирует на действия пользователя автономно.
Пилоты используют авиационные тренажёры, чтобы получить полный спектр ощущений от полёта. Если доктор Джонсон проводит свой тест с ударом по камню внутри авиасимулятора, реакция всё равно порождается внешними физическими процессами внутри компьютера.
Интерактивная точность
Законы физики не устанавливают жестких пределов для сенсорных генераторов, а значит, любое человеческое ощущение может быть воспроизведено искусственно.
В романе Олдоса Хаксли «О дивный новый мир» описывались «фили», а будущие технологии позволят ощущать образы и запахи дома. Ни один человек никогда не воспринимает объективную физическую реальность напрямую.
6. Принцип Тьюринга и постижимость физического мира
Универсальный генератор виртуальной реальности может имитировать любую физически возможную среду, гарантируя познаваемость законов физики.
Логические ограничения репертуара
Физическая реальность жестко ограничивает репертуар любой машины виртуальной реальности, способной порождать лишь ничтожно малую долю логически возможных сред.
Используя диагональный аргумент Кантора, Тьюринга и Гёделя, можно доказать существование бесчисленных логически возможных сред — CGT-сред. Ни один компьютер не сможет смоделировать абсолютно все логические возможности.
Сильная форма принципа Тьюринга
Принцип Тьюринга утверждает, что физически возможно построить универсальный компьютер и универсальный генератор виртуальной реальности.
Универсальная машина может выполнять любые вычисления, доступные любому другому физическому объекту. Это охватывает и квантовые компьютеры, устанавливая глубокое самоподобие в структуре реальности.
Постижимость законов
Законы физики гарантируют собственную постижимость и допускают существование физических объектов, способных их полностью понять.
Ученые, находясь внутри замкнутой виртуальной среды, способны открыть существование внешней реальности через поиск объяснений. Анализ ограничений среды показывает невозможность самопроизвольного зарождения разума внутри нее.
7. Жизнь, эволюция и физическое воплощение знания
Основой биологической жизни являются молекулярные репликаторы, а не уникальная оживляющая сила.
Живая материя представляет собой проявление генов, подчиняющихся законам физики и химии. Живой медведь целенаправлен, но электрохимические процессы в теле объясняют его пробуждение так же просто, как распад ядра урана.
Организм создается заново по чертежам ДНК, а сам по себе не копируется. Нос медведя или его берлога служат частью среды, которой манипулируют гены.
Молекулярные репликаторы
Жизненные процессы тождественны созданию виртуальной реальности. Гены выступают в роли программ, которые физически воплощают знание о нише.
Сущность считается адаптированной к нише, если она воплощает знание, заставляющее нишу сохранять существование данного знания. Примером служит гипотетический вид с генами, вытравленными в алмазе.
Гены как программы виртуальной реальности
Внутри одной вселенной физически идентичные фрагменты ДНК неотличимы друг от друга. Но при взгляде сквозь мультиверс гены сохраняют одинаковую последовательность из-за высокой адаптации.
Участки ДНК медведя с кодом TCGTCGTTTC оказываются стабильными в мириадах параллельных вселенных, в отличие от случайных некодирующих последовательностей.
Космическое влияние разума
Традиционный взгляд считает жизнь несущественной химической грязью из-за её малой массы и энергии. Однако будущая эволюция звезд и галактик зависит от того, какое знание разовьют наши потомки.
Масса человеческой расы в III веке до н. э. составляла около 10 млн т, масса Великой Китайской стены равнялась примерно 300 млн т, а количество кислорода в земной атмосфере достигает около 1000 трлн т.
Предотвратить превращение Солнца в красный гигант способна будущая цивилизация путем удаления материи.
8. Квантовые вычисления и криптография
Квантовые компьютеры используют параллельные вселенные и интерференцию для решения задач, недоступных классической машине Тьюринга.
Вычислительная сложность
Все традиционные компьютеры реализуют классическую идею машины Тьюринга. Квантовые вычисления используют уникальные квантовые эффекты и интерференцию в сотрудничестве с параллельными вселенными.
Теория вычислительной сложности разделяет задачи на легко- и труднорешаемые. Задача считается легкорешаемой, если необходимые ресурсы не растут экспоненциально с ростом разрядов.
Умножение больших чисел является легкой задачей. Обратная задача разложения на множители требует экспоненциально растущего времени.
Стандартный метод умножения семизначных чисел 4 220 851 и 2 594 209 занимает 49 микросекунд. Для восьмизначных чисел время возрастает до 64 микросекунд.
Универсальный квантовый компьютер
Предсказание поведения квантовых систем является труднорешаемой задачей. Ричард Фейнман понял, что проведение реального квантового эксперимента равносильно выполнению сложного вычисления.
Фейнман предложил универсальный квантовый симулятор на базе вспомогательного квантового оборудования.
Универсальный квантовый компьютер может воспроизвести любую физически возможную среду. Время и ресурсы для такого компьютера не растут экспоненциально с ростом деталей среды.
Алгоритм Шора и декогеренция
Разложение больших чисел на множители лежит в основе криптосистемы RSA. Алгоритм Шора задействует параллельные вселенные и производит вычисления силами огромного числа вариантов.
Наибольшее число, разложенное на множители совместными усилиями, содержало 129 цифр. Криптосистема RSA использует числа размером 250 цифр.
Дональд Кнут оценил, что разложение 250-значного числа с помощью миллиона компьютеров заняло бы более миллиона лет. Квантовое устройство справилось бы с этой задачей за минуты.
При разложении 250-значного числа задействуется $10^{500}$ интерферирующих вселенных. Для сравнения, общее число атомов во Вселенной составляет около $10^{80}$.
Декогеренция является главным препятствием для создания квантовых компьютеров. Если группа атомов участвует в интерференции и при этом воздействует на внешнюю среду, интерференцию невозможно обнаружить.
Квантовая криптография обеспечивает надежность связи благодаря законам интерференции. Послания кодируются состояниями отдельных фотонов. Любое измерение шпионом изменяет интерференционные свойства.
Первый рабочий квантовый компьютер был построен в 1989 году в компании IBM Research Чарльзом Беннеттом и Жиллем Брассаром. Дальность оптоволоконных квантово-криптографических систем составляет около десяти километров.
9. Математическая реальность и теорема Гёделя
Природа абстрактных сущностей
Сложные и автономные абстрактные сущности, такие как числа и законы логики, объективно существуют и входят в структуру реальности.
Автор применяет критерий доктора Джонсона: если абстрактные объекты дают ответную реакцию автономным образом, вы должны признать их реальность. Математические сущности неосязаемы, но доказуемость теорем выступает аналогом ответного физического воздействия.
Понятие натуральных чисел и теория простых чисел разворачиваются в целый мир со своими структурами и симметриями.
Теорема Гёделя о неполноте
Идея о том, что математика дает абсолютно достоверное знание, является мифом. Доказательства опираются на допущения и правила вывода, поэтому математическое знание всегда подвержено возможности ошибок.
Исторические споры вокруг мнимых чисел, бесконечных множеств и аксиом геометрии показывали разногласия математиков.
Теорема Гёделя о неполноте доказала невозможность создания полного и непротиворечивого набора правил для вывода всех математических истин.
Курт Гёдель доказал, что для любой системы правил существуют истинные утверждения, которые нельзя доказать в рамках этой системы. В 1900 году были опубликованы проблемы Гильберта, а в 1902 году Бертран Рассел доказал противоречивость схемы Фреге. Гёдель применил расширение диагонального аргумента Кантора.
Физическая природа доказательств
Доказательство является разновидностью физического процесса и вычисления. Оно опирается на физические носители в виде символов на бумаге или работы мозга. Надежность доказательства зависит от истинности наших теорий о физическом поведении этих носителей.
Кеннет Эппел и Вольфганг Хакен в 1976 году применили компьютер для доказательства гипотезы четырех красок, потратив сотни часов.
Математическая интуиция по своей сути является разновидностью физической интуиции об эмпирическом поведении объектов. Наше понимание математических абстракций строится на основе того, как физический мир демонстрирует свойства этих абстракций.
Гаусс проверял сумму углов крупного треугольника с помощью фонарей и теодолитов, не обнаружив отклонений из-за несовершенства инструментов из «Начал» Евклида.
Совершенные геометрические абстракции, такие как идеальный евклидов круг, могут быть воспроизведены в виртуальной реальности. Генераторы виртуальной реальности позволяют запрограммировать среду так, чтобы воспроизвести свойства абстракций с точностью.
Вы можете непосредственно взаимодействовать с невидимым или светящимся идеальным кругом без толщины.
10. Статичная блок-вселенная и квантовое время
Течения времени не существует, а прошлое и будущее сосуществуют в виде четырехмерной структуры и квантового мультиверса.
Иллюзия течения времени
Попытка представить время как линию, по которой движется точка «сейчас», приводит к бесконечному регрессу. Время не течет, а все моменты существуют статично.
В грамматике Рэндольфа Квирка и в «Началах» Ньютона время описывается через метафору течения, однако физические теории не подтверждают эту концепцию.
Блок-вселенная и детерминизм
Классическая физика рассматривает реальность как статичную четырехмерную блок-вселенную. Прошлое, настоящее и будущее существуют зафиксированными в виде четырехмерного блока, где ничто не движется.
Законы физики служат клеем, который удерживает отдельные моменты вместе. Знание состояния системы в один момент позволяет вычислить ее состояние в любой другой момент.
В физике Ньютона по положениям и скоростям масс в Солнечной системе можно предсказать будущее и восстановить прошлое.
Условные высказывания о том, что было бы при изменении прошлого, не имеют смысла в пространстве-времени. Контрфактуальные высказывания порождают парадоксы.
Рассуждения о том, что было бы, если бы Майкл Фарадей умер в 1830 году, не имеют однозначного ответа в классической физике.
Квантовое время и вероятности
В квантовой физике другие времена оказываются частными случаями других вселенных внутри мультиверса. Концепция времени сводится к квантовому описанию, где прошлое и будущее существуют одновременно в разных пропорциях.
Работы Брайса ДеВитта, Дона Пейджа и Вильяма Вутерса в 1960-е и 1983 годах показали, что снимки других времен отличаются от других вселенных только с нашей локальной точки зрения.
Субъективная вероятностность возникает из-за разделения наблюдателя на множество копий. Наблюдатель видит только часть вариантов, что создает иллюзию случайности.
При подбрасывании монетки ваши копии в мультиверсе разделяются на те, где выпал орел, и те, где выпала решка.
11. Путешествия во времени и парадоксы мультивселенной
Путешествие в будущее
Путешествие в будущее возможно и не вызывает парадоксов, но оно принципиально необратимо.
Субъективное время человека может протекать медленнее внешнего. Это происходит в случае комы или благодаря специальной теории относительности через растяжение времени при околосветовых ускорениях.
Астронавт, развивший околосветовую скорость, по возвращении обнаруживает, что на Земле прошло больше времени. Однако обратный путь потребовал бы движения в прошлое.
Машины времени правильнее воспринимать как стационарные места или пути. Машина времени позволяет переместиться в прошлое через неё как через экзотическое место. Примером служит мысленный эксперимент с вращающейся дверью в лаборатории.
Общая теория относительности допускает существование путей в прошлое вблизи массивных вращающихся объектов. Уравнения Эйнштейна предсказывают возможность путешествий около быстро вращающихся чёрных дыр.
Разрешение парадокса дедушки
Классические парадоксы путешествий во времени разрешаются при отказе от классической теории времени в пользу мультиверса. Парадокс дедушки исчезает, если учесть, что путешественник попадает в прошлое другой параллельной вселенной. Взаимодействие приводит к расхождению вселенных.
Вы можете провести эксперимент с намерением не входить в машину времени при появлении двойника. Ситуация разрешается ветвлением вселенных на пустую лабораторию и лабораторию с двумя версиями автора.
Парадокс знания и эволюция
Парадокс знания запрещает появление сложной информации из ничего даже при наличии машины времени. Истории о путешественнике, приносящем пьесы Шекспира из будущего, противоречат принципам Поппера и эволюции Дарвина. Знание всегда возникает постепенно через проблему и отбор.
Историк из будущего навещает Шекспира и привозит текст монолога «Быть или не быть». Такая передача информации не объясняет источник ее происхождения.
12. Космология омега-точки и судьба разума
Синтез четырех нитей
Единая структура реальности требует синтеза всех четырех нитей знания. Реальность обладает неиерархической структурой, где каждая нить содержит эмерджентные принципы.
Ричард Докинз, Рене Декарт и специалисты по информатике формулировали мировоззрение на основе только одной нити. Объединение четырех нитей возвращает человеку центральное место во Вселенной. Понимание свободной воли станет возможным на базе мультиверсной картины мира и теории знания. В подтверждение автор ссылается на книгу Дэвида Льюиса «О множественности миров».
Космология омега-точки
Принцип Тьюринга в сильной форме подразумевает существование космологии омега-точки, обеспечивающей бесконечное число вычислительных шагов.
Универсальный генератор виртуальной реальности требует неограниченной памяти и времени, что вступает в конфликт с обычными космологическими моделями. Теория омега-точки описывает сценарий Большого сжатия с бесконечным количеством осцилляций пространства. Для достижения омега-точки разум должен постоянно стабилизировать хаотичные осцилляции, создавая новое знание. Осцилляции крайне неустойчивы, поэтому вселенную необходимо непрерывно направлять по правильным траекториям.
Бесконечный рост знания и мораль
Субъективная длительность жизни разума в конце вселенной станет бесконечной благодаря ускорению вычислений. Мысли обитателей будут работать подобно программе на компьютере с безгранично увеличивающейся физической скоростью. За последнюю секунду они успеют испытать бесконечное количество мыслей. Через пять миллиардов лет Солнце станет красным гигантом, но разум преодолеет космические масштабы. Культура разума никогда не станет однородной и будет вечно решать проблемы. Мысль представляет собой решение проблем через конкурирующие предположения и критику. Мораль и эстетика имеют объективный характер и связаны с физической реальностью. Дэвид Юм указал на невозможность вывести «должно» из «есть». Джон Китс утверждал, что красота и истина неразрывно связаны.
Заключение
Идеи Дэвида Дойча доказывают, что человек не является случайной песчинкой во Вселенной, а выступает важнейшим агентом познания в масштабах всей мультивселенной.
Синтез четырех фундаментальных нитей — квантовой физики, теории вычислений, эпистемологии и эволюционной биологии — разрушает традиционный скептицизм. Вы обнаруживаете, что законы физики предоставляют универсальный инструмент для преобразования реальности. Познание мира не имеет принципиальных границ, а физически возможные задачи решаются с помощью универсального квантового компьютера и критического мышления.
Синтез четырех нитей познания доказывает, что законы физики не ограничивают ваши возможности, а служат инструментом преобразования мультивселенной.
Чтобы применять эти выводы на практике, руководствуйтесь следующими правилами:
- Откажитесь от поиска абсолютной достоверности и воспринимайте теории как подверженные ошибкам догадки.
- Применяйте рациональный подход к решению проблем вместо пассивного накопления эмпирических фактов.
- Учитывайте существование параллельных вселенных и квантовой интерференции при анализе процессов.
- Рассматривайте человеческий разум и технологии как инструменты создания объективного знания.
- Оценивайте искусственную среду через призму теории виртуальной реальности и принципа Тьюринга.
- Поддерживайте бесконечный рост знания как главный эволюционный ресурс, противостоящий хаосу.
10 лучших мыслей
- Истинная цель науки заключается в объяснении скрытой реальности, а не просто в предсказании результатов экспериментов.
- Квантовая интерференция и поведение фотонов доказывают, что реальность состоит из мультивселенной и теневых объектов.
- Наука развивается через решение проблем и рациональную критику догадок, а не через индуктивное накопление наблюдений.
- Реально то, что способно оказывать автономное и сложное ответное воздействие, требующее независимого объяснения.
- Принцип Тьюринга утверждает, что физически возможно построить универсальный компьютер и универсальный генератор виртуальной реальности.
- Живая материя представляет собой проявление генов, подчиняющихся законам физики и химии, где живой организм выступает носителем объективного знания.
- Квантовые компьютеры используют параллельные вселенные и интерференцию для решения задач, недоступных классической машине Тьюринга.
- Течения времени не существует, а прошлое и будущее сосуществуют в виде четырехмерной блок-вселенной и квантового мультиверса.
- Парадокс дедушки и классические парадоксы путешествий во времени разрешаются при отказе от классической теории времени в пользу мультиверса.
- Принцип Тьюринга в сильной форме подразумевает существование космологии омега-точки, обеспечивающей бесконечный рост знания и бесконечное число вычислительных шагов.
