Ни сам человек, ни кто-то со стороны не может знать, что будет делать этот человек — даже если это может быть полностью предопределено законами и начальными условиями.
Теория хаоса продемонстрировала практически аналогичную ситуацию даже для самых простых систем. Согласно теории детерминированного хаоса даже, полностью детерминированная система является непредсказуемой. Смысл заключается в том, что даже если законы системы просты и известны, система будет весьма чувствительной к начальным условиям. Если мы хотим точно знать, как будет развиваться погода в течение всего нескольких будущих недель, нам нужно знать текущую погодную ситуацию на Земле в мельчайших ее деталях.
Причина этого заключается в том, что большинство физических систем (кроме описанных в учебниках!) демонстрируют хаос. Это означает, что даже малейшая ошибка в наших знаниях начальных условий для системы будет взрывообразно и в действительности экспоненциально расти во времени. На практике это означает, что невозможно знать, как будет развиваться ситуация в атмосфере всего на несколько недель вперед, если мы с высокой точностью не будем знать позицию и скорость каждой отдельной молекулы в атмосфере. А с практической точки зрения мы никогда не будем этого знать.
Мир непредсказуем — и не потому, что у него нет законов или потому, что они неизвестны, а потому, что мы не знаем мир с абсолютной точностью. И никогда не узнаем именно потому, что мы являемся субъектами нашего мира: мы познающие, не обладающие полным знанием.
Если мы хотим получить полное знание того, что происходит в системе, мы должны сами стать этой системой и пройти ее эволюцию в течение того же времени. Мы не можем делать никаких допущений или сводить все к приблизительным и понятным моделям. Только мир знает, что он будет делать — а мы не являемся этим миром.
Термодинамика описывает фундаментальные свойства мира — необратимость, бесповоротность и неконвертируемость во времени. В течение более ста лет ученые удивлялись, как законы Ньютона, которые столь красивы и обратимы во времени, могут существовать рядом с картиной, которую представляет нам термодинамика — картиной беспорядочного мира, наполненного необратимостью и статистикой. Неудовлетворение этим диссонансом в физической картине мира привело многих физиков к тому, что они возражают либо против термодинамики, либо против законов Ньютона.
Самый знаменитый современный сторонник точки зрения, что с ньютоновской картиной мира что-то не так, так как она не включает в себя необратимость — это бельгийский ученый и нобелевский лауреат Илья Пригожин. Являясь одним из гуру холистического движения, Пригожин известен благодаря своей захватывающей и поэтической философии необходимости времени и необратимости в современной космографии. Пригожин внес огромный вклад в развитие термодинамики, но его философия нашла гораздо больше признания среди непрофессионалов, нежели среди его коллег. Причина этого заключается в том, что он отказывается признавать закон, Пригожин хочет необратимости, встроенной на микроскопическом уровне.
«Необратимость верна либо для всех уровней, либо ни для одного», — пишет Пригожин в своей обширной работе «Порядок из хаоса». В ней он и Изабель Стеджерс пытаются сформулировать теорию о том, что необратимость — это не эффект нашего уровня описания, а что она верна также и на микроскопическом уровне. Для него необратимость — это неполноценность законов Ньютона, а не появившаяся характеристика, которая возникает, когда простые, обратимые во времени законы работают достаточно долго в достаточно больших системах.
Точку зрения Пригожина критикуют как его друзья, так и его противники в физике. В физических теориях нет никакой основы для точки зрения, которую Пригожин сформулировал в виде теории микроскопической необратимости.
Вопрос заключается также в том, нужна ли такая теория. Возможно, именно тот факт, что существуют различные уровни, на которых мы можем описывать мир, и представляет интерес: мы теряем знание о мире, когда рассматриваем его с одного уровня, а не с другого. Необратимость возникает именно в результате того факта, что мы хотим описывать не все сразу, а только тот аспект мира, который нас интересует.
Физик Рольф Ландауэр, который очень критически относится к Пригожину, попытался сформулировать решение проблемы необратимости, настаивая на том, что у нашей способности производить вычисления всегда будет физический предел. Неважно, насколько большим будет компьютер, который мы сможем построить — он всегда будет меньше, чем Вселенная. Так что мы никогда — даже в принципе — не сможем проследить никакой процесс, так как процесс демонстрирует хаотическое поведение. В конечном итоге эта хаотическая характеристика, которой обладает мир, означает, что мы не можем гнаться за всеми молекулами. Даже если бы мы контролировали мир, мы не смогли бы его удержать. Все убегало бы у нас из рук — и происходило бы это необратимо.
«В то время как хаос сам по себе не является источником непредсказуемости и необратимости, он, без сомнения, вызывает очень быстрое увеличение необходимости в вычислениях с течением времени», — пишет Ландауэр.
Даже в случае детерминированного хаоса, когда все законы и следствия полностью установлены на практике, мы никогда не сможем полностью контролировать конечную область Вселенной, так как нам придется лицом к лицу столкнуться с фактом, что мощь нашего компьютера ограничена. Ведь для любого ограниченного наблюдателя мир тогда должен будет быть наполнен необратимостью, даже если этого не предполагают законы этого мира.
Это решение Ландауэр описывает как умозрительное, но его мысль достаточно ясна: только потому, что мы привыкли верить, что в принципе в нашем распоряжении имеется неограниченная компьютерная мощь, мы верим, что детерминистские законы должны вести к поведению, которое мы на практике сможем понимать как обратимое. Но в нашем распоряжении нет всей компьютерной мощи Вселенной, а даже если бы и была, мы не смогли бы просчитать будущее мира быстрее, чем это делает сам мир. «В противоположность этой физической ситуации математики приучили нас думать в рамках неограниченной последовательности операций», — пишет Ландауэр в статье, озаглавленной «Информация является физической», а это — нереальная ситуация. Вычисления — это физические процессы, которые происходят в физической Вселенной, где наши ресурсы ограничены.
Мы не можем ухватить мир, так как и чем больше — тем большими будут различия. В конечном итоге наши сложности в описании мира происходят оттого, что мы пытаемся сжать бесконечную Вселенную в конечное описание.
А этого сделать невозможно. Невозможно даже в том случае, если бы мы поступали так, как поступают математики и ученые в области естественных наук, и провозглашали, что в принципе наше описание является бесконечным. Единственный путь — это признать факт, что мы не можем описать все, если хотим оставаться собой.
Рольф Ландауэр рассматривает необратимость как меру того факта, что мы никогда не сможем удерживать все детали системы, которую пытаемся описать. И мы должны признать, что мир постоянно ускользает от нас с течением времени, и описать его все сложнее и сложнее. Свое обсуждение необратимости он заканчивает, цитируя Джеймса Кларка Максвелла: «Рассеянная энергия — это энергия, которой мы не можем воспользоваться и направить ее по своему желанию, к примеру, такая, как беспорядочное движение молекул, которое мы называем теплом. Беспорядочность, как и парный ей порядок — это не свойство материальных вещей самих по себе, а то, что возникает только в отношении с мозгом, который их воспринимает».
Ссылка на ум в этом отрывке, который уже появлялся в первой части этой книги, Ландауэру не слишком нравится. Так как значение имеет не субъективное восприятие ума, а «зернистость», с которой мы подходим к миру: на нашем уровне восприятия, на шкале, по которой мы описываем мир, существует большое количество энергии, которую мы не можем использовать. Демон Максвелла научил нас, что мы не можем пользоваться огромной кинетической энергией, которая заключена в молекулярном движении нагретой материи. Это не субъективное условие в любом смысле, за исключением того факта, что оно кое-что говорит об уровне, с которого мы описываем мир. С нашей «зернистостью», которая определяет размер ячеек в нашей физической рыболовной сети, энергия неизбежно становится все более недоступной. Необратимость — это следствие наших возможностей взаимодействия с миром. Даже если сами законы этого взаимодействия являются обратимыми.
Если мы положим в свой напиток лед, он может запомнить правильную температуру — 0 градусов по стоградусной шкале. Смесь льда и воды будет поддерживать температуру на уровне замерзания, пока не останется больше льда, так как жаркий день пытается создать равновесие, нагревая напиток до температуры окружающего воздуха.
Но пока в стакане останется кубик льда, напиток будет поддерживать постоянную температуру. Он не просто пассивно реагирует на температуру окружения — он поддерживает свою собственную температуру. Причина, по которой напиток может запоминать температуру, заключается в том, что он содержит смесь двух состояний воды — твердое — лед — и жидкое — вода. Переход между двумя фазами известен как таяние (или замерзание, если он происходит в другом направлении). Это переход между состояниями. Другой важный переход для воды — испарение/кипение или конденсация/роса.