Книга Теории всего на свете - Джон Брокман

Пятна на левом рисунке кажутся вогнутыми, углубленными в поверхность по отношению к наблюдателю, в то время как на правом рисунке – выпуклыми, выступающими над поверхностью. Если вы повернете страницу на 180°, вогнутые пятна станут выпуклыми, и наоборот. В действительности рисунки идентичны, но повернуты на 180° по отношению друг к другу. Иллюзия вогнутых и выпуклых пятен связана с тем, что наш мозг делает бессознательное умозаключение.

Главная предпосылка: тень в верхней части пятна практически всегда связана с вогнутой формой.

Второстепенная предпосылка: тень находится в верхней части пятна.

Бессознательное умозаключение: форма пятна вогнутая.

Наш мозг берет на себя воссоздание трехмерного мира, и главная предпосылка угадывает третье измерение, исходя из двух экологических допущений.

1. Свет исходит сверху.

2. Существует только один источник света.

Эти два положения преобладали на протяжении большей части истории человека, когда Солнце и Луна служили единственными источниками света. Первое из положений в некоторой степени справедливо для искусственного освещения и в наши дни. Гельмгольц в качестве главной предпосылки отдавал предпочтение личному опыту, другие исследователи – приобретениям в ходе эволюции. В любом случае оптические иллюзии – результат бессознательных умозаключений, основанных на опыте, который обычно надежен, но в определенных обстоятельствах способен вводить в заблуждение.

Принцип бессознательных умозаключений может также объяснять особенности других органов чувств. Яркий пример – ошибка главной предпосылки в случае ампутации у человека одной из конечностей. Хотя главная предпосылка («сигналы от нервов связаны с этой ступней») больше не работает, пациент продолжает испытывать боль в конечности, которой больше не существует. «Фантомная боль» показывает также нашу неспособность скорректировать бессознательные умозаключения, несмотря на наше осознание их ошибочности. Концепция Гельмгольца предложила нам новый взгляд на восприятие в частности и на познание в целом.

1. Познание – это индуктивное умозаключение. В наши дни вероятностному силлогизму пришли на смену статистическая и эвристическая модели умозаключений, предложенные, соответственно, Томасом Байерсом и Гербертом Саймоном.

2. Рациональное умозаключение не обязательно должно быть осознанным. Интуитивные решения так же основаны на индуктивных умозаключениях, как и осознанные разумом.

3. Иллюзии – неизбежное следствие разумной деятельности. Познанию необходимо проникнуть за пределы полученной информации, чтобы вступить в спор и пойти на риск. Было бы нам лучше без бессознательных умозаключений? Нет, нам было бы хуже, как человеку, который никогда ничего не говорит, чтобы избежать ошибок. Система, не совершающая ошибок, неразумна.

Снежинки и множественная Вселенная

Мартин Дж. Рис

Бывший президент Лондонского Королевского общества, заслуженный профессор космологии и астрофизики Тринити-колледжа Кембриджского университета; автор книги From Here to Infinity: A Vision for the Future of Science («Отсюда в бесконечность: взгляд на будущее науки»)

Удивительная концепция стала частью главного направления космологической мысли: физическая реальность может быть гораздо обширнее, чем клочок пространства и времени, обычно называемой Вселенной. Мы привыкли думать, что живем в одной из миллиардов планетарных систем, в одной из миллиардов галактик. Но теперь это далеко не все. Весь наблюдаемый астрономами мир может быть ничтожной долей последствий «нашего» Большого взрыва, который, в свою очередь, всего лишь один большой взрыв из бесконечного множества.

Наше космическое окружение может быть плотно насыщено, но в таких огромных масштабах, что мы в состоянии усвоить только небольшой фрагмент. Мы не видим картины в целом, как планктон, весь мир которого составляет литр воды, не видит топографии и биосферы Земли. Очевидно, что для космологов разумно начать с исследования простейших моделей. Но нет оснований ожидать большей простоты на высоком уровне, чем в земном окружении, где преобладает замысловатая сложность.

Более того, теория струн предполагает – по причинам, совершенно независимым от космологии, – что существует бесконечное множество «вакуумных состояний». Если это правда, то различные Вселенные будут подчиняться разным физическим законам. То, что мы называем законами природы, в широкой перспективе может оказаться местными закономерностями, соответствующими некой управляющей всем универсальной теории, но не предписываемыми этой теорией однозначно. Точнее говоря, одни особенности могут оказаться случайными, а другие – нет. В качестве примера (которым я обязан астробиологу и космологу Полу Дейвису), представьте себе форму снежинок. Распространенная симметричная шестиугольная форма снежинок – прямое следствие строения и свойств молекул воды. Но снежинки обладают бесконечно разнообразной структурой, потому что каждая имеет собственную историю и зависит от изменений температуры и влажности во время роста.

Если физики изобретут фундаментальную теорию, она подскажет, какие явления природы представляют собой ее непосредственные следствия (как симметричная форма снежинок обусловлена структурой молекул воды), а какие – результат стечения обстоятельств (как отличительные особенности снежинок).

Наша Вселенная может оказаться всего лишь случайностью и относиться к необычной подгруппе, в которой космические силы по счастливой случайности способствовали усложнению и, в конечном счете, возникновению сознания. Кажущаяся ее продуманность или тонкая настройка перестанут быть загадкой. Вероятно, к концу этого столетия мы сможем с уверенностью сказать, живем ли мы во множественной Вселенной и какую степень разнообразия проявляют составляющие ее миры. Ответ на этот вопрос, я думаю, достоверно покажет, в какой степени «дружественна» по отношению к нам Вселенная, в которой мы живем (и делим с инопланетными созданиями, которых можем однажды повстречать).

Возможно, некоторых физиков разочарует, что какие-то из ключевых явлений, которые они пытаются объяснить, окажутся просто стечением обстоятельств, не более универсальным, чем параметры орбиты Земли вокруг Солнца. Но это разочарование наверняка уйдет, когда станет ясно, что физическая реальность гораздо значительнее и богаче, чем ранее предполагалось.

Фотоны Эйнштейна

Антон Цайлингер

Физик, директор по науке Института квантовой оптики и информации Австрийской академии наук; автор книги Dance of the Photons: From Einstein to Quantum Teleportation («Танцующие фотоны: от Эйнштейна к квантовой телепортации»)

Мое любимое глубокое, элегантное и красивое объяснение – предположение Альберта Эйнштейна, сделанное в 1905 году, о том, что свет состоит из квантов энергии, сегодня называемых фотонами. Мало что известно, и даже физикам, о том, как Эйнштейн пришел к такому выводу. Часто полагают, что он придумал эту концепцию, чтобы объяснить фотоэлектрический эффект. Безусловно, этому посвящена часть публикации Эйнштейна 1905 года, но только финальная часть. Сама по себе идея гораздо глубже, элегантнее – и да, красивее.