Брайан Грин – До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной (страница 70)

Связь между энтропией и информацией очень важна, ведь независимо от того, где протекает мышление (в человеческом мозге или в абстрактном Мыслителе), мыслить — значит обрабатывать информацию. Поэтому связь «информация — энтропия» говорит нам, что обработку информации — функцию мышления — можно описать так же, как обработку энтропии. А поскольку, как вы, может быть, помните из главы 2, обработка энтропии — перемещение энтропии из одной точки в другую — требует переноса теплоты, мы получаем совмещение трех концепций: мысли, энтропии и теплоты. Дайсон воспользовался математической версией связей между ними, чтобы численно оценить количество теплоты, которое должен сбрасывать Мыслитель в зависимости от количества мыслей, которые он думает. (Для склонных к математике: формулу можно найти в примечаниях34.) Большое количество мыслей подразумевает, что сбрасывать нужно много теплоты. Меньше мыслей — меньше теплоты необходимо сбрасывать.

Далее, чтобы питать свои раздумья, Мыслитель должен извлекать энергию из окружающей среды. А поскольку теплота сама по себе есть форма энергии, количество энергии, которую вбирает в себя Мыслитель, должно быть по крайней мере не меньше количества тепла, которое он должен сбрасывать. Входящая энергия обладает более высоким качеством (и может быть без труда использована Мыслителем), чем исходящая теплота (которая представляет собой отходы и потому будет рассеиваться), но Мыслитель не может сбрасывать больше, чем поглощает. Так что расчет Дайсона определяет минимальное количество высококачественной энергии, которое Мыслителю необходимо получить из окружающей среды, и таким образом дает количественную оценку проблемы: по мере того как звезды выгорают, планетные системы разрушаются, галактики рассыпаются, вещество распадается, а Вселенная расширяется и остывает, Мыслитель столкнется со все более сложной задачей собирания концентрированной высококачественной низкоэнтропийной энергии, необходимой ему для дальнейших раздумий. Ресурсов будет становиться меньше, и Мыслителю нужно будет выработать эффективную стратегию использования ресурсов и избавления от отходов — подробный план поглощения низкоэнтропийной энергии и сбрасывания высокоэнтропийной теплоты. Попробуем, вслед за Дайсоном, предложить такой план.

В качестве первого шага сделаем разумное предположение о том, что скорость внутренних процессов Мыслителя, какими бы они ни были, растет с температурой самого Мыслителя35. При более высоких температурах частицы движутся быстрее, так что Мыслитель думает стремительнее, поглощает энергию живее и отходы накапливает тоже быстрее. При более низких температурах все процессы замедляются. Столкнувшись с тем, что Вселенная расширяется, остывает и постепенно сходит на нет, Мыслитель, жаждущий думать как можно дольше, вынужден будет сосредоточиться на сохранении и предпочесть долгое медленное горение быстрой интенсивной вспышке. Поэтому мы посоветовали бы Мыслителю брать пример со Вселенной: с течением времени Мыслитель должен будет непрерывно понижать свою температуру, замедлять мышление и снижать скорость, с которой он потребляет все убывающий запас высококачественной энергии Вселенной.

Поскольку Мыслитель только мыслит, а больше ничего не делает, перспектива мыслить медленнее представляется не особенно симпатичной. Утешим Мыслителя. «Вы думаете об этом совершенно неверно, — скажем мы Мыслителю. — Поскольку все ваши внутренние процессы замедлятся одинаково, ваши субъективные переживания совершенно не изменятся. Вы не заметите никаких перемен в своем мышлении. Возможно, вы заметите, что различные процессы вокруг, кажется, начинают идти быстрее, но ваши мысли, в вашем восприятии, будут работать с обычной живостью». Мыслитель с облегчением соглашается следовать этой стратегии, но высказывает одно сомнение: «Если я последую этому совету, смогу ли я думать новые мысли вечно?»

Это и есть центральный вопрос, поэтому мы ожидали, что Мыслитель его задаст. И мы готовы к этому. Математика показывает, что как у автомобиля потребление горючего в расчете на расстояние становится тем лучше, чем медленнее он едет, так и у Мыслителя потребление энергии в расчете на мысль становится тем лучше, чем медленнее он думает. То есть мышление Мыслителя при более низких температурах становится все более эффективным. По этой причине Мыслитель может на самом деле думать бесконечное число мыслей и при этом нуждаться лишь в конечном количестве энергии (примерно как сумма бесконечного ряда, такого как 1 + ½ + ¼ +…, может равняться конечному числу, в данном случае двум). Мы радостно сообщаем Мыслителю результат: «Следуя нашему плану, вы не только сможете мыслить вечно, вы сможете делать это с минимальными затратами энергии!»36

Обрадовавшись, счастливый Мыслитель уже собирается претворить план в действие. Но тут нас ждет неожиданная засада. У математики есть еще одно досадное следствие, о котором мы до сих пор не вспоминали. Примерно как остывшая чашка кофе выделяет в окружающий мир меньше тепла, чем горячая, так и Мыслитель: чем холоднее он становится, тем менее способен высвобождать лишнее тепло, которое вырабатывают его раздумья. «Вы почти ничего не знаете обо мне, — напоминает нам Мыслитель: так что вы, пожалуй, будьте поосторожнее, прежде чем распространять слухи о моих проблемах со сбросом теплоты». Замечание принято. Но в этом-то на самом деле и заключается прелесть расчета. Для рассуждений достаточно предположить, что Мыслитель подчиняется известным законам физики и состоит из элементарных частиц, таких как электроны. Так что анализ носит совершенно общий характер. Нам не нужно ничего знать о подробностях физиологии или об устройстве Мыслителя, чтобы прийти к выводу: в какой-то момент с понижением температуры Мыслителя скорость, с которой он может сбрасывать энтропию, станет меньше скорости, с которой он эту энтропию производит. Поняв это, нам остается лишь сообщить новость Мыслителю: «Хотя думать при все более низких температурах необходимо как для увеличения продолжительности процесса мышления, так и для того, чтобы нужное для этого количество энергии оставалось конечным, наступит момент, когда ваша энтропия будет накапливаться быстрее, чем вы можете от нее избавляться. И после этого, если вы попытаетесь мыслить и дальше, вы сгорите в собственных своих мыслях»37.

Прежде чем удрученный Мыслитель успевает до конца продумать сказанное, один из членов нашей команды предлагает выход: гибернация. Мыслителю нужно периодически прекращать думать — выключать сознание и засыпать, — останавливая на время генерацию энтропии, но продолжая сбрасывать вовне накопленные тепловые отходы. Если перерыв в размышлениях будет достаточно длинным, то при пробуждении окажется, что Мыслитель уже избавился от всех отходов и выгорание ему пока не грозит. А поскольку в промежутке Мыслитель не будет думать, то после пробуждения он даже не заметит паузы. Ободренные этим решением, которое первым предложил Дайсон в своей основополагающей статье, мы уверяем Мыслителя, что в таком ритме мысль может продолжаться вечно.

Но так ли это на самом деле?

Особенно важны для этой стратегии два открытия, сделанных после публикации статьи Дайсона. Одно из них проясняет связь между актом мышления и производством энтропии, что слегка меняет интерпретацию результата. Второе учитывает ускоренное расширение пространства, которое потенциально способно полностью зарубить наш вывод, поместив мысль точно в перекрестие энтропийного прицела.

Начнем с новой интерпретации. В основе рассуждений Дайсона лежит то, что акт мышления неизбежно производит теплоту. Чтобы осмыслить это, я припомнил, что мысль связана с информацией, информация связана с энтропией, а энтропия связана с теплотой. Но это тонкие связи, и последующие открытия, в основном из области информатики, показывают, что существуют хитроумные способы элементарной обработки информации — скажем, сложение двух единиц с получением двойки — без всякой убыли в энергии38. Считая, что мысль и вычисление одного поля ягоды, Мыслитель, воспользовавшись подобной стратегией, вообще не будет производить никаких отходов.

Тем не менее аналогичные рассуждения из области информатики показывают, что тот вариант связи «мысль — энтропия — теплота», на котором был основан наш первоначальный анализ, все же остается нетронутым, просто обретает немного иной оттенок. Результаты показывают, что если компьютер стирает что-то из своей памяти, то при этом обязательно возникают тепловые отходы. (Вспомните, что тепловые отходы, как правило, возникают в ходе труднообратимых процессов, таких как разбитие стекла; после стирания данных трудно отменить проведенный расчет, так что не особенно удивительно, что при стирании вырабатывается тепло.)39 Принимая все это во внимание, наш совет Мыслителю требуется всего лишь слегка подправить. Мыслитель может думать без необходимости сбрасывания теплоты при условии, что он никогда не будет стирать воспоминания. Но сам Мыслитель конечен, поэтому и емкость памяти у него будет конечной — и рано или поздно его память заполнится до предела. Когда это произойдет, все, что останется делать Мыслителю, — это тасовать информацию, зафиксированную в его памяти, и бесконечно пережевывать старые мысли; пожалуй, это не тот вариант бессмертия, который выбрало бы большинство из нас. Если Мыслителю нужно творческое начало, способность думать новые мысли, закладывать новые воспоминания, исследовать новую интеллектуальную территорию, ему придется разрешить стирание информации, производя таким образом тепло и вновь переводя нас в ситуацию, которую мы обсуждали в предыдущем разделе, к рекомендованной там стратегии гибернации.