Universe (New)

XI. «В начале было слово…» (часть 2)

Пожалуй, одной из самых модных на сегодняшний день идей среди космологов стала концепция голографической вселенной. Сводится она к тому, что мир, в котором мы живём, представляет собой, по сути, голограмму.

universe

То есть наш видимый мир лишь отображение какой-то иной реальности на некой плоской поверхности. А наш мозг преобразует голографическое изображение в то трехмерное пространство, которое кажется нам истинным.

Напомню, что такое голограмма. Излучение лазера расщепляют на два луча (это можно сделать даже с помощью кусочка обыкновенного стекла), затем эти лучи, проходя через линзы, расширяются. Один из лучей направляется на фотографируемый объект, например роскошную спелую клубнику, другой — к зеркалу. Всё оборудование расположено так, чтобы отраженные от клубники и от зеркала лучи вновь соединились в некой точке, где установлена фотопластинка. Здесь происходит их интерференция, то есть наложение друг на друга (мы обсуждали этот эффект, когда говорили о двухщелевом эксперименте в 3-й статье), и образуется так называемая стоячая электромагнитная волна. Она как бы застывает в пространстве. Именно эта интерференционная картина в виде множества темных и светлых концентрических кругов и запечатлевается на фотопластинке. Иными словами, информация о внешнем виде нашей клубники кодируется с помощью электромагнитных волн и размещается на фотоносителе.

Universe

Вот так примерно будет выглядеть наша голограмма на фотопластинке…

Затем, если эту фотопластинку осветить таким же по частоте лазерным лучом, мы увидим чудо: возникшую прямо в воздухе нашу замечательную ягоду, которую зрительно невозможно отличить от оригинала. Её даже можно обойти со всех сторон, увидеть всё её объёмное великолепие. Но, увы, нельзя потрогать и тем более съесть. В этом случае можно сказать, что лазерный луч декодирует некую визуальную информацию в той форме, которую наш мозг воспринимает как реальную клубнику. Всякого рода объёмные картинки, голографические этикетки, наклейки, знаки на всяких важных бланках создаются по технологиям, при которых воспроизведение изображения происходит при обычном, природном или электрическом свете, но эффекта абсолютной видимой идентичности с оригиналом при этом достигнуть, естественно, не удаётся.

Universe

 А так — при воспроизведении

Первыми к идее, что наш мир устроен по принципу голограммы в 60–70-е годы прошлого века независимо друг от друга пришли физик, профессор Лондонского университета Дэвид Бом и нейрофизиолог, профессор Стэндфордского университета Карл Прибрам. Бом (он считается одним из довольно близких учеников Эйнштейна и соратником Оппенгеймера) начал свои поиски основ устройства нашего мира из-за неудовлетворенности интерпретациями квантовой механики. В итоге к 1980 году он выстроил теорию, утверждавшую, что нет никакого разделения материи на составляющие ее части и Вселенная представляет собой неделимое целое. А то, что мы воспринимаем как реальность, — это голографическое отображение невидимого уровня реальности. Он также ввёл понятие «голодинамики», то есть голограммы, существующей в движении.

Карл Прибрам подошел к той же идее со своей стороны, стороны нейрофизиолога. Значительную часть своей научной деятельности он посвятил загадке локализации памяти в головном мозге. Дело в том, что обнаружить конкретное местоположение памяти до сих пор никому не удалось. Наоборот, все данные говорят о том, что она распределяется по всему мозгу. Какие бы участки мозга не удаляли у несчастных подопытных животных, как бы эти участки ни переставляли оперативным путём с места на место, поведенческая память животных всё равно сохранялась. В результате Прибрам ещё в 60-е годы пришёл к выводу, что мозг животных, как и человека, представляет собой голограмму.

Одно из чудесных свойств голографического изображения состоит в том, что если вы разделите фотопластинку с голограммой на более мелкие кусочки, каждый кусочек будет нести полное изображение (с уменьшением размера кусочков, естественно, будет падать качество воспроизведения, но не объём предмета). По мнению Прибрама, информация воспринимается и хранится головным мозгом по этому же принципу. Причем не только визуальная. Звук — это также волны, осязание — это процесс восприятия вибрации, даже запах имеет свою волновую природу. Кроме того, вся информация передается по нервным клеткам с помощью электрических импульсов, которые, по сути, и есть одна из разновидностей электромагнитного излучения. Но главное, не будем забывать, что тела наши целиком состоят вовсе не из частиц, а из волн-частиц, и даже, скорее, волн, чем частиц. Так что быть голограммой, как мне кажется, нам не должно быть обидно. Одним словом, человеческий мозг, согласно идеям Карла Прибрама, воспринимает окружающую нас закодированную по голографическим принципам информацию и создает из неё ту иллюзию мира, которую мы считаем реальностью.

 Universe

Дэвид Бом и Карл Прибрам. Шарж Ларисы Никитенко

Следует отметить, что эти идеи двух весьма авторитетных в своих областях учёных были восприняты научным сообществом довольно холодно. Но в начале 90-х, изучая в поисках теории квантовой гравитации энтропию черных дыр, к той же по существу мысли подошел будущий нобелевский лауреат (1999 год), голландский физик Герард т Хоофт. К этому моменту уже упоминавшийся нами выше профессор Еврейского университета в Иерусалиме, Якоб Бекенштейн, показал на примере энтропии черных дыр (помните, что энтропия черной дыры равна ¼ её поверхности и что в этом случае она выступает в качестве меры информационной ёмкости), что информация, содержащаяся в любом трехмерном объекте, может быть описана на его двухмерной поверхности аналогично голограмме. Хоофт пришел к заключению, что наш пространственно-трехмерный мир может быть голографическим отображением некоего пространственно-четырехмерного мира, на поверхности которого мы живём.

Universe

Идею подхватил один из основателей струнной теории Леонард Сасскинд из Стэндфордского университета, и вслед за ним уже все «струнники», включая одного из самых авторитетных адептов этой теории Эдварда Уиттена. В 1997 году молодой аргентинский физик Хуан Малдасена, работавший в Гарварде, создал математическую модель пятимерной вселенной, которой в полной мере соответствовали законы четырехмерного (нашего с вами) пространства-времени на её поверхности (правда, речь идёт о так называемой анти де Ситтеровской вселенной, то есть такой, где космологическая постоянная имеет отрицательное значение, что не соответствует нашим наблюдениям). В дальнейшем были созданы аналогичные модели для анти де Ситтеровских вселенных иных размерностей.

Universe

Мы это не то, что внутри, мы на поверхности, хоть и выглядим тут, мягко говоря, не слишком презентабельно. Но это голограмма, которую уже наш мозг превращает в знакомую нам реальность…

То, что наш мир может быть голограммой, отображением иной реальности, вызывает огромное количество вопросов и всевозможных, в том числе мистических, ассоциаций. Что представляет собой эта иная реальность? Откуда взялась она? Отображает ли каждый предмет нашего мира (и каждый из нас в том числе) эту реальность как целое, как это происходит с каждым отдельным кусочком голограммы, если её разделить на части? Наше сознание — это тоже отображение чьего-то сознания? Свободны ли мы в своих действиях или лишь служим зеркалом? Вау, сколько вопросов начинает роиться в голове! Открывается огромное поле, для того, чтобы поспекулировать на все эти темы. Но мы не будем этого делать. Всё же пока эта гипотеза хоть и занимает головы многих физиков-теоретиков и математиков и даже уже воплощена в нескольких математических моделях, но до экспериментальной её проверки в ближайшие годы дело вряд ли дойдёт, если когда-нибудь дойдёт вообще. Но поживём — увидим…

Universe

И тем не менее идеи голографического принципа в целом разделяют сторонники различных теорий квантовой гравитации, в том числе отчаянно конкурирующих друг с другом — петлевой и струнной. Иными словами, этот принцип становится неким общим, хотя ещё гипотетическим, объединяющим началом различных течений современной теоретической физики. Ваш покорный слуга не имеет никакой возможности и никакого права оценивать те или иные научные теории. Но в наших рассуждениях идея голографической вселенной важна с той точки зрения, что она приближает нас к представлению об информации как главном строительном материале видимого нами мира, и число сторонников такого подхода к структуре реальности среди учёных уверенно растёт. Полагаю, само понятие информация, обозначающее, с одной стороны, нечто нематериальное, а с другой — то, что теперь можно-таки посчитать, стало в определённой мере мировоззренческим компромиссом между людьми, придерживающихся идеалистических взглядов, и твердыми материалистами. И те и другие готовы включить информацию в структуру своей реальности, причем в качестве одного из главных действующих лиц.

При этом ответ на вопрос о подлинном месте и роли информации в этом мире в значительной мере определит и ответ на то, что классики марксизма в своё время назвали основным вопросом философии. Что же первично: материя или сознание? А потому, хотим мы того или нет, но человечество всё равно будет продолжать ожесточенно спорить о том, что такое информация по существу и откуда она берется? Может ли информация быть бессмысленной? Что такое смысл? Существует ли смысл вне сознания? Существует ли информация вне сознания? Существует ли информация вне материи? И конечно же, о том, что же всё-таки первично: информация или материя?

Очевидно, что любой материальный объект несёт некоторую информацию. Но всегда ли информация должна иметь материальный носитель? Я намеренно не касаюсь в этом контексте всего того, что принято относить к религиозному опыту, а также так называемым паранормальным явлениям: телепатии, ясновидению, «опыту вне тела» и т. д. Но как мне кажется, любой человек вправе, прислушавшись к себе, разобраться, какое значение он придаёт таким словам, как интуиция, озарение, предчувствие, наитие, прозрение, предзнаменование. И решить для себя, существует ли информация вне тех форм материальных носителей, которые нам известны. Мой опыт подсказывает, что определённо существует.

Universe

С точки зрения теории информации, смысл — неотъемлемое свойство информации. Бессмысленные сигналы называются шумом. Но понятие смысл формулируется нами по отношению к чьему-либо восприятию, то есть сознанию. Мы чуть выше пытались смоделировать некую вселенную, лишенную информации. Уверен, самое естественное состояние такой вселенной — не существовать. Сами фундаментальные законы природы — это также информация, записанная в неизвестной нам пока форме.

Что должно возникнуть прежде: какой-либо пузырёк пространства-времени (космологи любят оперировать таким понятием, как пространственно-временная пена, состоящая из такого рода пузырьков, когда пытаются представить среду, подходящую для возникновения вселенных) или информация о пространстве, времени и этом пузырьке? Электрон или информация об этом электроне? Протон или информация о протоне? Электромагнитное поле или информация о таком поле? Вакуумный конденсат или информация о нём?

Если информации о чём-то нет (в принципе нет), значит, этого нет, потому что «It From Bit» («Бытие дается битом»). Или «что-то» и информация об этом «что-то» возникают одномоментно? Но как это «что-то», допустим электромагнитное поле, знает, как оно должно возникнуть из ничего и как, по какому сценарию рождаются ее свойства, если в момент его рождения не существует еще информации о том, каким оно должно стать и как должно возникать? И почему в разных концах видимой нами Вселенной, как мы считаем, свойства электромагнитного поля одни и те же? Не потому ли, что это поле возникает на основе одной и той же информации? Почему электроны, в конце концов, все одинаковы (этот вопрос интересовал и Джона Уилера, и Ричарда Фейнмана, последний даже упомянул об этом в своей нобелевской речи)?

Universe

Возможно, информационный принцип строения Вселенной может объяснить и волнующий уже несколько столетий учёных вопрос, почему «законы природы выражены на языке математики»? (эту фразу приписывают Галилею). Мы привыкли к тому, что закономерности самой абстрактной из наук, оперирующей понятиями, существующими только в головах учёных мужей, каким-то образом отражают закономерности окружающего нас физического мира. Но на самом деле, это, скорее, чудо, а не само собой разумеющаяся вещь. Причем математика не просто описывает эти законы. Но именно благодаря математическим уравнениям делается значительное число открытий. Неизвестные еще явления сами собой возникают из математических формул. Собственно, так всегда и работали физики-теоретики — с листом бумаги на столе и ручкой в руках (теперь в большинстве случаев ещё и с компьютером, конечно). И ньютоновская механика, и теория относительности Эйнштейна, и квантовая механика, и ещё очень и очень многое из того, что составляет основу современного научного знания, рождалось «на кончике пера». И лишь затем, если математические модели находили подтверждение в эксперименте, открытие становилось открытием. До сих пор внятного объяснения такого поведения математических уравнений нет, хотя эту загадку пытались решить многие выдающиеся физики, математики и философы.

Universe

Но если мы принимаем концепцию мира, фундаментом которого является информация, ничего удивительного в этом мы не обнаружим. Математика это, очевидно, — вненациональный язык человеческого мышления и общения. Это тот язык, с помощью которого можно передавать информацию (по крайней мере, ту её часть, которая связана с материальным миром). Математический аппарат служит матрицей (собственно в математическом, но ещё и в полиграфическом смысле этого слова, иными словами, — формой, которая становится основой для размещения чего-либо осмысленного) информации об этом мире. Перевод визуальной, текстовой и звуковой информации в цифровую форму относительно давно уже ни у кого не вызывает удивления. А компьютерное моделирование явлений материального мира стало привычным методом научных исследований. Следует, правда, заметить, что далеко не всякая непротиворечивая математическая модель автоматически отразит реальные закономерности нашего мира, но тем не менее она всегда будет нести некий смысл. Чуть перефразируя сказанное несколько выше, мы можем утверждать, что в бессмысленной вселенной невозможно будет и применение математики.

Признание информации истинным фундаментом мира очень многое бы объяснило и расставило по своим местам и в отношении нашего восприятия реальности и процесса познания. Тут сама собой напрашивается аналогия с зарождающимся в наши дни глобальным компьютерным виртуальным миром. На этом примере хотя бы в принципе можно понять, как мир мог возникнуть из ничего и каким образом строительным материалом для него служат «неровности пустоты». Компьютерная реальность также возникает почти из ничего: несколько микросхем, экран, электрическая розетка, штепсель, но всё самое главное появляется из набора ноликов и единиц, то есть информации, закодированной человеком.

Universe

Но человек научился создавать виртуальные миры (пусть пока и примитивные) не потому, что смог придумать компьютер и написать для него программы. Он смог придумать компьютер и с его помощью создавать виртуальные миры, потому что наше взаимодействие с окружающим миром основано на обмене информацией. Люди не способны создавать законы природы. Они способны их лишь находить (открывать) и в какой-то мере использовать.

Universe

А это, в свою очередь, означает, что наш мир в самой своей основе информационен, и наша Вселенная с момента своего рождения несёт в себе некий информационный код, который пока нами не разгадан. Но без этого кода взаимодействовать с окружающим миром и, следовательно, существовать, мы бы не смогли.

Universe

Параллель между физической и компьютрно-виртуальной реальностью в нынешнем потоке фантастических и полуфантастических книг и фильмов выглядит совершенно банальной. Но указания на то, что всё это действительно так, что истинная структура физической реальности сходна со структурой компьютерных виртуальных миров, настолько очевидны, что даже становится несколько не по себе. С учётом того, конечно, что создаваемый человеком виртуальный мир пока лишь слабая пародия на ту реальную «виртуальную реальность», в которой мы живём. Те, кто видел хотя бы одну из серий знаменитого фильма «Матрица», отлично меня поймут. Но, думаю, не стоит за фасадом видимого мира разыскивать злонамеренные взбунтовавшиеся вычислительные машины или коварных инопланетян, ставящих на нас какие-то эксперименты. Хотя бы потому, что приняв одну из этих версий, мы так и не найдём ответа на вопрос, где же она, подлинная реальность? Если причина нашей реальности — машины, кто же их сконструировал? Если инопланетяне, в каком мире родились и развивались они, и откуда взялся их мир? Всё. Дальше тупик. Конец интеллектуальных упражнений.

Важнейшее отличие естественного мира от всех его виртуальных подделок (даже будущих, пока ещё разбросанных по научно-фантастическим произведениям разных форм и жанров) в том, что его пользователи, то есть мы с вами, находимся не вне этого мира, а внутри, и при этом обладаем реальной свободой воли.

Universe

Если мы принимаем концепцию информационного мира, то становится также понятным, почему буря кажущихся совершенно случайными флуктуаций на микроуровне создаёт в нашем восприятии относительно стабильный видимый мир, существующий в непрерывном пространстве и непрерывном времени. Чем глубже мы погружаемся в микромир, тем более бурными становятся флуктуации. Так, по словам Алекса Виленкина«каждый раз, когда вы уменьшаете масштаб длины в 10 раз, величина флуктуаций увеличивается в 100 раз, а их частота возрастает дяситикратно» («Мир многих миров»). Но не походит ли это на то, как картинка на экранах наших компьютеров, телевизоров, кинотеатров или просто фотография также при значительном приближении и увеличении выглядит совершенно хаотическим набором точек и лишь на некотором расстоянии превращается во что-то осмысленное и определенное?

Universe

Вот тут, на самом нижнем уровне,  уровне планковских величин всё должно так бурлить

Становится понятным и то, почему реальность проявляется в момент взаимодействия с нашим сознанием: никому не адресованная информация — уже не информация, а что-то другое. Даже самые возвышенные слова на китайском языке, случайно смодулировавшиеся в каналах связи, вряд ли будут адекватно восприняты в Мурманской области в момент трансляции шоу «Голос».

Однако важно не забывать, что материальный мир и информация о нём — лишь часть, причем не самая значительная, истинной структуры реальности. Надеюсь, вы согласитесь, что наша «боль», наша «усталость», наши «вкусное» или «противное» реальны или даже более реальны, чем объекты окружающего мира, так как наши ощущения, по выражению Андрея Линде,  «являются частью меня, все же остальное является просто теорией» (Андрей Линде. Инфляция, квантовая космология и антропный принцип. Лекция)Но никто не научился пока выражать их математически. Что уж тут скажешь о наших «любви», «радости», «горе», «ненависти», «гневе», чувствах «порядочности», «справедливости» и т .п. Хотя, на мой взгляд, на интуитивном уровне мы можем увидеть некую взаимосвязь между этими понятиями и тем, что мы можем назвать информационными процессами. Проблема лишь в том, что, скорее всего, мы слишком мало знаем о том, что мы обозначаем словом информация.

Как бы то ни было, но принимая в каком-либо виде представление об информации как фундаменте мира, даже самые твёрдые материалисты, позитивисты, гностики и агностики должны признать приоритет в постановке этого вопроса за христианством, как и в случае рождения мира из ничего и возникновения вместе с ним времени и его относительности. О чём напомнил, выступая со вступительном словом на конференции, посвященной 90-летию Джона Арчибальда Уилера и собравшей в 2001 году весь цвет современной физики, Антон Цайлингер, подчеркнувший, что «представление о том, что информация фундаментальна,  известно человечеству очень давно, свидетельством чему служит начало Евангелия от Иоанна».

В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог. Оно было в начале у Бога. Все через Него на́чало быть, и без Него ничто не на́чало быть, что на́чало быть.

Продолжение следует…

Следующий материал из этой серии ожидайте в пятницу 6.02

  • disqus_yEOc355HJA

    Огромное спасибо за материал! Выносит мозг и создает ощущение надежды на чудо. Давно интересуюсь этой темой, но впервые вижу так изящно собранную в одном месте информацию. Где обещанное продолжение?!
    Последнее время пытался изучать иудаизм и прослушал много лекций раввинов (они там через одного бывшие физики). Они тоже активно используют в своих идеях информацию о квантовой механике и пр. и довольно близко все к вашим рассуждениям
    Ведь христианство выросло из иудаизма. Вылупилось из его скорлупы.
    Однако хотелось бы услышать больше именно о христианском пути
    или вернее о самом Христе с позиций квантовой логики. О Его воплощении, о Его пребывании одновременно в двух состояниях Бога и человека об искуплении и др. И главное к чему это ведет на практике для обычных людей… Полностью согласен с вашей идеей, что христианство чудовищно недооценено нашей цивилизацией….
    Простите за длинный пост, но так хотелось еще многое сказать….