До конца времен. Сознание, материя и поиск смысла в меняющейся Вселенной - Брайан Грин

Если паровой двигатель по какой бы то ни было причине не может избавляться от накопленной энтропии, рано или поздно он перегреется и откажет. Такая же судьба будет ожидать мозг, если он по какой-то причине не сможет избавляться от энтропийных отходов, которые его функционирование непрерывно производит. А мозг, который отказывает, — это мозг, уже не способный мыслить. В этом кроется потенциальная проблема для долговечности мысли, основанной на мозге. По мере того как Вселенная в своем развитии уходит все дальше в будущее, сохранит ли мозг способность сбрасывать вовне паразитную теплоту, которую производит?

Никто не ждет, что человеческий мозг станет постоянно присутствовать в окружающей действительности, когда мы будем подниматься от дня сегодняшнего на все более высокие этажи. Конечно, к тому моменту, когда мы взберемся достаточно высоко, чтобы атомы начали распадаться на более фундаментальные частицы, сложные молекулярные соединения любого сорта будут встречаться все реже и реже. Но диагностическое требование — способность сбрасывать лишнюю теплоту — настолько фундаментально, что применимо к любой конфигурации любого рода, осуществляющей процесс мышления. Так что ключевой вопрос состоит в том, способна ли такая сущность — назовем ее Мыслителем — независимо от того, как она устроена и из чего сделана, сбрасывать вовне теплоту, которую ее мыслительный процесс непременно производит. Если Мыслитель не способен это делать, он перегреется и сгорит в собственных энтропийных отходах. И если ограничения, налагаемые физическими законами в расширяющейся Вселенной, предписывают, что каждый Мыслитель, где бы он ни находился, рано или поздно обречен на неудачу в решении обязательной задачи — сброса энтропии, будущее мысли как таковой окажется под угрозой.

Таким образом, чтобы оценить будущее мысли, нам необходимо разобраться в ее физике. Сколько энергии требуют раздумья Мыслителя и сколько энтропии производит процесс мышления? С какой скоростью Мыслитель должен сбрасывать паразитное тепло и с какой скоростью Вселенная может его поглощать?

Думать медленно

Ранее, в главе 2, я подчеркивал, что энтропия считает число перестановок микроскопических составляющих физической системы — ее частиц, которые «выглядят практически одинаково». При анализе Мыслителя есть один особенно полезный способ еще раз сказать об этом. Если некая система обладает низкой энтропией, то конфигурация ее частиц относится к одному из достаточно редких вариантов — у нее относительно немного двойников. Следовательно, если я скажу вам, какую именно конфигурацию из возможных вариантов система на самом деле реализует, я дам лишь небольшое количество информации. Аналогично, выбрав одну конкретную банку томатного супа «Кэмпбелл» на полупустой полке магазина, я выделю эту конкретную конфигурацию частиц лишь среди небольшого числа других возможных конфигураций. С другой стороны, если система обладает высокой энтропией, то конфигурация ее частиц принадлежит к очень большой группе неразличимых конфигураций — это одна из огромного множества двойников. Следовательно, если я скажу вам, какую именно конфигурацию из этих возможных вариантов система на самом деле реализует, я дам вам целую кучу информации. Так, выбрав ту самую банку супа на страшно переполненной полке магазина, я выделю эту конкретную конфигурацию из огромного множества возможных вариантов. Так что для системы с низкой энтропией конфигурация ее частиц имеет низкое информационное наполнение; напротив, для системы с высокой энтропией конфигурация ее частиц имеет высокое информационное наполнение.

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?»