Вселенная действительно “становится умнее”? Анализ научного спора за книгу “Вторая стрела времени”
Здравствуйте, я ваш финансовый журналист и экономист. Сегодня мы поговорим о книге, которая звучит довольно загадочно — “Вторая стрела времени”, но её основной вопрос на самом деле очень актуален: почему мир становится всё более сложным, а не хаотичным?
Давайте сделаем пример. Если вы бросите горсть песка, после падения он рассыплется в беспорядочную кучу; но если собрать песок, цемент и арматуру согласно чертежу, получится здание — это пример порядка. Физика гласит, что общим трендом Вселенной является увеличение энтропии, то есть переход от порядка к хаосу, как новая обувь изнашивается, а опавшие листья разлагаются.
Однако если посмотреть на Вселенную: от простого газа после Большого взрыва до образования углерода и кислорода в звёздах, а затем до появления разумных существ на Земле — это явно переход от хаоса к порядку!
Два учёных из Карнегиевского института наук, Роберт Хассен и Майкл Хуанг, утверждают, что за этим может стоять новый закон природы, который они называют “законом увеличения функциональной информации”. Проще говоря, полезные структуры сохраняются, что приводит к увеличению сложности систем**.
Книга всего на 200 страниц, но она вызвала большой научный спор. Сейчас я расскажу вам об этом споре о судьбе Вселенной с пяти сторон.
---
1. Основная идея: даже камни “эволюционируют”, Вселенная может “самоорганизовываться”
Сначала давайте понимать, о чём говорят авторы.
Обычно мы считаем, что эволюция происходит только с живыми существами — динозавры превратились в птиц, обезьяны — в людей. Но Хассен и Хуанг утверждают, что это не так, даже камни эволюционируют.
- Доказательства в минералях: в начале Вселенной существовал только один минерал — алмаз. После взрывов звёзд появились 25 новых минералов. На Земле их количество увеличилось до более чем 6000.
- Логика “отбора”: не все комбинации минералов могут существовать стабильно. Большинство разрушаются при контакте, только те, у которых стабильная структура и способность выдерживать внешние воздействия, сохраняются.
- Вывод: этот процесс “выживания наиболее приспособленных” в биологии называется “естественным отбором”, а в минералогии — “отбором по стабильности”. Авторы считают, что если система соответствует трем условиям (множество возможных комбинаций, появление новых комбинаций, механизм отбора), она сама по себе становится более сложной и функциональной.
Простым языком: это как покупка товаров в интернете: среди миллионов вариантов только те, которые качественны и экономически выгодны, остаются в продаже. В итоге структура ассортимента на платформе становится более оптимизированной. Авторы считают, что Вселенная похожа на такую платформу и постепенно становится более упорядоченной.
---
2. Теоретическая основа: что измеряет понятие “функциональной информации”?
Чтобы доказать, что Вселенная становится сложнее, нужен критерий для оценки сложности или порядка. Авторы используют понятие **“функциональной информации”.
Это концепция, предложенная Нобелевским лауреатом Джеком Шостаком. Как понять “функциональную информацию”?
- Пример: предположим, вы ищете ключ, который откроет определённый замок. Если любой ключ сработает, его “функциональная информация” низкая (он слишком прост). Если среди миллиарда ключей только один подойдёт, его “функциональная информация” высока (он проявил себя среди множества вариантов).
- В науке: Шостак проводил эксперименты с фрагментами РНК и обнаружил, что по мере увеличения количества отборов фрагменты с определённой функцией становятся всё реже, но их “функциональная информация” растёт.
- В минералах: команда Хассена утверждает, что функциональная информация минералов со временем увеличивается. То есть более поздние минералы более уникальны и ценны с точки зрения стабильности по сравнению с ранними.
Ключевой момент: авторы считают, что рост функциональной информации не случайен, а неизбежен. Это и есть “вторая стрела” времени: если первая стрела — это второй закон термодинамики (увеличение энтропии), то вторая стрела — это увеличение функциональной информации, указывающее на направление развития Вселенной к сложности и порядку.
---
3. Внутренние противоречия: почему две группы учёных вступили в конфликт?
В научном сообществе давно идут споры о том, как возникает порядок при увеличении энтропии. Раньше считалось, что наличие энергии (например, солнечного света) объясняет локальный порядок (теории Шредингера и Пригожина). Но Хассен и Хуанг считают, что этого недостаточно, и предлагают новый закон.
Однако в лагере, критикующем традиции, есть и другая группа учёных, предлагающая **“теорию самоорганизации” (Ли Кронин и Сара Уокер):
- Теория самоорганизации: использует понятие “индекса самоорганизации” для оценки сложности. Чем больше шагов необходимо для создания объекта из частей, тем он сложнее, что может быть признаком жизни.
- Почему конфликт?
- Хассен критикует теорию самоорганизации: некоторые неорганические минералы имеют высокий индекс самоорганизации, почему же они не считаются живыми? Это абсурдно. Следовательно, теория самоорганизации не может быть единственным критерием жизни.
- Уокер возражает на критику функциональной информации: как измерить функциональную информацию камня? Кто определит его функцию — вы или я? Без объективного метода измерения теория остаётся непроверяемой и не может считаться научной.
Простым языком: это как два шеф-повара, каждый из которых предлагает новый рецепт блюда.
- Хассен: “Мой рецепт объясняет, почему камни и живые существа становятся сложнее.”
- Уокер: “Ваш рецепт неконкретен, я не могу его следовать. Мой рецепт прост, но он позволяет точно оценить сложность.”
- В результате они обвиняют друг друга в недостаточной строгости. Этот спор влияет на выбор методов исследования внеземной жизни.
---
4. Внешние критики: новый закон или просто переосмысление старых идей?
Помимо внутренних споров, существуют и внешние критики:
1. “Теория избыточности” (алгоритмическая информатика): критик Хектор Зернель утверждает, что открытие Хассена и Хуанга уже предсказано компьютерными алгоритмами. Простые, модульные структуры легче создавать, поэтому они встречаются чаще. Это не новый физический закон, а следствие математических расчётов. Не нужно создавать новые законы для этого.
2. “Теория невозможности измерения” (экспериментальная школа): самый серьёзный аргумент. Уокер указывает, что функциональную информацию живых клеток невозможно измерить, как можно говорить о ней как о законе Вселенной? Сам Хассен признаёт, что для большинства физических объектов функциональную информацию нельзя рассчитать.
- Ответ: раньше мы не могли точно описать динамику астероидного пояса, но приблизительные модели позволяли запускать космические корабли. Так что отсутствие точных данных не означает бесполезность теории.
3. “Теория противоречий” (логическая школа): журнал “Publishers Weekly” указывает, что авторы утверждают, что законы природы должны предсказывать будущее, но их теория может объяснить только прошлое (увеличение количества минералов), но не может предсказать будущее. Это как врач, который говорит, что вы болеете из-за бактерий, но не может сказать, выздоровеете ли вы завтра.
Голоса сторонников: несмотря на критику, журнал “Kirkus Reviews” называет эту книгу работой, меняющей научные подходы. Профессор Кауфман из Пенсильванского университета считает, что книга важна, потому что она делает вопрос о направлении развития Вселенной актуальным и значимым. Ведь физике потребовалось несколько веков, чтобы исключить идею целенаправленности из науки, а теперь возвращение понятия “функциональности” является значительным мыслительным сдвигом.
---
5. Конечный шанс: решение спора зависит от зонда, отправленного к Сатурну
Может ли этот спор быть разрешён? Есть ли конкретный эксперимент, который может дать ответ?
Да. Автор книги Майкл Хуанг упомянул конкретный план: зонд NASA “Тендрид”.
- Цель: полёт к спутнику Сатурна — Титану.
- Задача: сбор проб с поверхности и атмосферы Титана для анализа его химического развития.
- Результат: если закон увеличения функциональной информации действительно существует, на Титане должна быть обнаружена зависимость этого показателя от времени, и эта зависимость не должна зависеть от субъективных выборов исследователей.
- Если это удастся: “вторая стрела” станет физическим фактом, подтверждающим, что сложность и интеллект являются общими законами Вселенной, и мы не одиноки.
- Если нет: эта теория, как и многие другие грандиозные теории, останется лишь удобным сравнением, но не войдёт в учебники.
Исторический пример: в 1824 году Карно изучал паровую машину, но понятие энтропии ещё не существовало. Только в 1865 году Клаузиус дал ему определение, и только тогда оно стало измеримым. Второй закон термодинамики тоже прошёл через этап неопределённости. Так что отсутствие точных данных не означает, что теория бесполезна. Но в случае с функциональной информацией пока нет такого объективного