Файл: Типлер. Физика бессмертия. Новейшая космология, Бог и воскресение из мертвых.doc

Следующий вопрос состоит в том, сможет ли жизнь получить контроль над вселенной, когда окончательно завоюет ее? Говоря иначе, будут ли наши потмки направлять вселенную, или она будет направлять их? Ответ состоит в том, что они могут в будущем контролировать движение целой вселенной. Механизм, которым они будут пользоваться - это хаос в уравнениях, описывающих динамику вселенной.

В физике существует много определений слова "хаос", но в основном "хаос - это нестабильность". То есть при малых изменениях начальных условий в хаотической системе ее движение будет экспоненциально отклоняться от ожидаемого. Стабильная эволюция, напротив, означает, что при малых изменениях начальных условий, движение такой измененной системы будет очень близко к движению исходной. Для примера стабильного движения, предположим, что мы переместили частицу на два метра влево. Тогда, спустя секунду, частица будет на расстоянии одного метра от того положения, в котором она находилась бы, если бы ее не перемещали; через две секунды она будет на расстоянии в полметра от такого положения, через три секунды - на расстоянии четверти метра и так далее. Мы видим, таким образом, что "стабильность" означает тенденцию к тому, что начальные условия несущественны. Образно говоря, система знает, куда она хочет попасть, и направляется туда. не обращая внимания на то, что мы с ней делаем. Чтобы заставить частицу из этого примера оказаться на расстоянии одного метра от невозмущенного пути спустя 60 секунд после начала движения, мы должны были бы удалить ее от начальной позиции на сто световых лет влево.

В качестве примера нестабильного хаотического движения рассмотрим следующий. Предположим, что мы передвинули начальную точку движения на два метра влево, тогда через секунду частица будет удалена на четыре метра от того положения, в котором она могла бы оказаться без изменения начальных условий, через две секунды она будет удалена на 8 метров от такого положения, через три секунды - на 16 метров и так далее. Отклонение этой хаотической системы от невозмущенного состояния составляет 2^t, где t - время в секундах. Видно, что спустя очень малое время частица будет невыразимо далеко от того положения, в котором она могла бы находится: через 60 секунд эта гипотетическая частица окажется на расстоянии в 100 световых лет от того места, где она находилась бы если бы изменений начальных условий не произошло. (Это, конечно только гипотетический пример, поскольку ничто не может двигаться быстрее света). Такую хаотическую систему очень легко заставить двигаться туда, куда мы хотим, и это не требует больших затрат энергии. Для того, чтобы эта гипотетическая частица оказалась на расстоянии одного метра от невозмущенного положения через 60 секунд движения, нам достаточно вначале сдвинуть ее влево на очень малую долю размера какого-нибудь атома.

---

В больших масштабах гравитация является наиболее важной силой, а большие системы частиц, управляемые гравитацией, почти всегда хаотичны. Лучший пример - это наша солнечная система Гравитационное притяжение Земли другими планетами делает положение Земли на ее орбите хаотичным. То есть, форма и размер земной орбиты не изменяются очень сильно, но точное положение планеты очень нестабильно: оно изменяется по закону 2^t, как и предыдущем примере, за тем исключением, что здесь t - время, приведенное к масштабу в 3,5 миллиона лет. Последствия такого хаоса могут быть драматичными. Предположим, что бабочка решила перелететь с одного цветка на другой на расстояние в 1 метр. Эффект одного этого движения одной бабочки может сдвинуть Землю на противоположную сторону ее околосолнечной орбиты за 500 миллионов лет.

Если одна бабочка может передвинуть Землю с одной стороны орбиты на другую за 500 миллионов лет, то несомненно, что наши потомки, когда они населят всю вселенную, смогут контролировать ее эволюцию в масштабе времени 10^16 лет.

Как и в случае бабочки и Земли, наши потомки не смогут контролировать все аспекты будущего движения вселенной. Как бабочка не может изменить формы и размеров земной орбиты, так и наши потомки не смогут изменить того факта, что после достижения вселенной максимального размера она начнет сжиматься и коллапсирует до нулевого размера за 10^18 лет собственного времени. То, что смогут сделать наши потомки - это изменить то, как будет сжиматься вселенная. Вселенная может коллапсировать быстрее в одних направлениях, чем в других, и мой коллега, Джон Барроу, показал, что скорость коллапса вселенной в разных направлениях хаотична. В частности, жизнь в далеком будущем может легко заставить вселенную коллапсировать очень быстро в двух измерениях, сохраняя в то же время постоянный размер в третьем. Они могут это сделать, и они должны это сделать.

Они должны заставить вселенную двигаться по такому пути потому, что только в этом случае жизнь в далеком будущем будет иметь достаточно энергии, чтобы выжить. Чтобы представить этот будущий источник энергии, давайте выясним, как биосфера получает энергию сейчас. Ее источником является Солнце, и оно может поставлять энергию только потому, что горячее, чем межзвездное пространство. Биосфера существует, поскольку зеленые растения получают энергию от горячего пятна на небе (Солнца) и рассеивают свое излишнее тепло в межзвездном пространстве. В действительности, его рассеивает вместо растений атмосфера, но мы не будем вдаваться в технические детали. Суть в том, что биологическая активность на Земле возможна только потому, что энергия берется от высокотемпературного источника и рассеивается в низкотемпературном охладителе.

---

Теперь рассмотрим коллапсирующую вселенную. Мы знаем, что газ охлаждается при расширении и нагревается при сжатии. Так работает холодильник. Газ расширяется в испарителе, охлаждая воздух в холодильной камере. Тепло переходит от теплого воздуха к более холодному газу. Потом нагретый газ выводится из испарителя, сжимается, становясь еще горячее, и это тепло передается воздуху, окружающему холодильник. Во вселенной радиация действует как газ в холодильнике: она охлаждается, когда вселенная расширяется и становится горячее, когда вселенная начинает сжиматься.

Однако, если в одном измерении вселенная остается постоянного размера, а в двух других - сжимается, радиация в этих двух последних направлениях будет становиться горячее, чем в том, что остается постоянным. То есть направления сжатия будут горячими, а постоянное направление - холодным. Эта разница температур будет служить жизни в далеком будущем источником энергии так же, как Солнце дает энергию жизни на Земле сейчас.

Вселенная, естественно будет иметь тенденцию коллапсировать более быстро в одном направлении, чем в другом. Но почти всегда эту природную тенденцию нужно будет корректировать, прежде чем разница температур станет достаточно большой, чтобы обеспечить жизнь достаточной энергией. Но если жизнь будет использовать хаос в скоростях коллапса в различных направлениях, точные вычисления (см. приложение для ученых) показывают, что необходимая энергия будет доступна. Так что, как я и говорил, жизнь должна будет заставить двигаться вселенную по этому необычному пути.

Кроме того, жизнь должна завоевать всю вселенную и для того, чтобы иметь энергию для направления эволюции вселенной по этому необычному пути. Вспомним снова Землю и бабочку. Хотя бабочка может передвинуть Землю, она скорее всего этого не сделает, потому, что другая бабочка на другой стороне Земли погасит движение первой, если она двинется в противоположном направлении. Хаотический эффект будет кумулятивным только в том случае, если бабочки будут действовать совместно, чего конечно не происходит. В случае со вселенной, она будет двигаться в правильном

направлении только если отдельные живые существа будут действовать вместе во всем космосе. Если жизнь завоюет всю вселенную и если вселенная все еще будет примерно гомогенной в момент достижения ей максимального расширения, очень вероятно, что живые существа будут действовать в правильном направлении везде во вселенной, даже если у них не будет возможности общаться друг с другом когда они начнут. (Вспомним, что свет сможет дойти до точки-антипода только один раз, прежде чем начнется коллапс, так что у него не будет времени на обратный путь, прежде чем жизнь должна будет начать действовать). Причина того, что жизнь вероятно будет действовать согласованно в том, что если вселенная является более или менее гомогенной, тогда она начнет коллапсировать в разных направлениях с разными скоростями, но эти разные направления будут одними и теми же везде. То есть, горячие области будут в одном и том же направлении, неважно в каком месте вселенной находится жизнь. Следовательно, жизнь будет пытаться усилить температуру в одном и том же направлении, и таким образом, автоматически действовать согласованно. Жизнь будет двигать вселенную.

---

Я продолжу историю о том, как жизнь будет действовать в фазе коллапса вселенной в главе IV, но сначала позвольте показать что может произойти, если жизнь потерпит неудачу и не сможет действовать согласованно. В этом случае жизнь ожидают два ужасающих варианта развития - вечное возвращение и тепловая смерть.

 

---

Глава 4.

 

Физика вблизи конечного состояния: классическая Теория Точки Омега.

 

 

Компьютерные определения "Жизни", "Личности" и "Души".

 

Для того, чтобы исследовать может ли жизнь существовать вечно, я должен буду определить понятие жизни на языке физики. Я утверждаю, что "живое существо" есть обьект, который кодирует информацию (в физическом смысле этого слова) и эта кодированная информация сохраняется естественным отбором. Таким образом, жизнь является формой процесса обработки информации, а человеческая душа - очень сложной компьютерной программой. В частности "личность" определяется как компьютерная программа, способная пройти тест Тьюринга, обсуждавшийся в главе 2.

Такое определение жизни существенно отличается от того, что средний человек (и средний биолог) называет жизнью. В традиционном определении жизнь - это сложный процесс, основанный на углеродных молекулах. Однако, даже сторонники традиционного определения согласны, что ключевыми словами являются "сложный процесс", а не "углеродные молекулы". Хотя все системы, которые сегодня по общему признанию являются живыми, базируются на химии углерода, нет причины считать, что аналогичные процессы не могут протекать в других системах. Действительно, английский биохимик Кэрнс-Смит предположил, что первые живые существа, наши далекие предки, были основаны на металлических кристаллах, а не на

углероде. Если это правда, то тогда, когда мы настаиваем на том, что живые существа должны иметь основой химию углерода, мы вынуждены будем заключить, что наши далекие предки не были живыми. В теории Кэрнс-Смита наши предки были самовоспроизводящимися организованными группами дефектов в металлических кристаллах. Спустя какое-то время эти группы были перенесены на другой субстрат - углеродные молекулы. Важным здесь были группы, а не субстрат, и организованные группы - это другое название информации.

Но, конечно, жизнь не является статичным набором групп. Скорее, это динамический набор групп, который воспроизводится во времени. Следовательно, это процесс. Но не все процессы живые. Ключевым свойством живых процессов является то, что их воспроизводство происходит благодаря обратной связи с окружающей средой: информация, кодируемая группами постоянно изменяется, но разброс таких изменений ограничивается этой обратной связью до узкого ранга. Таким образом, я утверждаю, что жизнь есть информация, сохраняемая естественным отбором.

---