raven.explores

Более полную видео-версию статьи можно посмотреть на YouTube и VK Видео.

Согласно второму закону термодинамики, энтропия Вселенной всегда возрастает. Грубо говоря, Вселенная движется от упорядоченности к беспорядку. 

И все же, несмотря на общий рост хаоса, вокруг нас мы видим огромное множество обратных примеров: люди, животные, растения, города, сама цивилизация. На нашей планете сформировался островок порядка и сложности посреди бескрайнего океана Вселенной.

Причем этот островок становится все больше и сложнее. На протяжении миллиардов лет на Земле появлялись все более сложные системы — от первых простейших молекул до многоклеточных организмов, от сообществ охотников-собирателей до глобальной цивилизации.

Главный источник сложности на этой планете — жизнь. Любой живой организм — это мощнейший генератор и хранитель локального порядка (т.е. низкой энтропии). Он постоянно противостоит давлению среды, которая стремится к термодинамическому равновесию (т.е. максимальной энтропии). При этом, снижая собственную энтропию, организм выделяет тепло и продукты жизнедеятельности, увеличивая энтропию вокруг себя. 

Если взглянуть на историю Земли, мы увидим, что сложность со временем только растет. Причем этот рост идет не плавно, а скачками — через так называемые фазовые переходы. 

Кризисы как двигатель усложнения

В качестве примера фазового перехода можно привести кислородную катастрофу, которая произошла на Земле около 2,4 млрд лет назад. До этого атмосфера Земли почти не содержала кислорода, и жизнь состояла в основном из анаэробов — организмов, которым кислород не нужен. Однако фотосинтезирующие цианобактерии начали выделять кислород как побочный продукт своей жизнедеятельности. Постепенно кислород накапливался в атмосфере, и в какой-то момент его концентрация стала смертельной для большинства тогдашних форм жизни. Началось массовое вымирание. Но именно этот кризис открыл путь к аэробному дыханию — куда более эффективному способу получения энергии, который стал фундаментом для появления сложных многоклеточных организмов.

Российский философ и культурный антрополог Акоп Назаретян выделяет несколько ключевых механизмов таких фазовых переходов:

• Скачок в сложности происходит всегда в ответ на эндо-экзогенный кризис. 

Это значит, что кризис вызван изменениями в среде, которые спровоцировала сама система. Активность биосферы настолько меняет условия, что ставит под угрозу собственную устойчивость. Именно это и произошло в примере с кислородной катастрофой.

• Фактор избыточного многообразия

В системе, помимо доминирующих форм, существует множество второстепенных, «маргинальных» видов. Однако в момент кризиса может оказаться, что эти маргинальные варианты лучше приспособлены к новым условиям. Случайные мутации, казавшиеся незначительными, становятся решающими. Так произошло и в кислородную катастрофу: аэробные организмы, прежде малочисленные, получили преимущество и постепенно вышли на первый план.

Ускорение истории

Некоторые исследователи заметили интересную закономерность: количество подобных фазовых переходов в истории биосферы со временем растет, причем с ускорением. Более того, история человечества, как части биосферы, продолжает ту же тенденцию усложнения — но уже в социально-технологическом измерении.

Российский физик Александр Панов и австралийский системный теоретик Грэм Снукс независимо друг от друга обратили внимание на то, что интервалы между глобальными фазовыми переходами образуют геометрическую прогрессию. Если отобразить это на графике, то мы увидим, гиперболу. А если экстраполировать эту кривую в будущее, то около середины XXI века она превращается в вертикаль, где скорость эволюционных изменений устремляется к бесконечности, а интервалы между фазовыми переходами — к нулю. Такую вертикаль назвали Вертикалью Снукса–Панова.

Похожие идеи об ускорении изменений высказывали и другие авторы. Например, Сергей Капица, Игорь Дьяконов, Рэй Курцвейл, Вернор Виндж и другие. Наверняка вы также слышали популярный термин «технологическая сингулярность».

Конечно, эти гипотезы носят скорее эвристический характер. Но если логика таких моделей верна, то мы сейчас можем стоять у порога вертикали (или сингулярности), где темп изменений станет чрезвычайно высоким, а кризисы будут наслаиваться друг на друга.

Угроза эндо-экзогенных кризисов XXI века

Судя по всему, человечеству действительно предстоит непростой период. Как мы уже сказали выше, согласно Назаретяну, подобные революции в сложности сопровождаются эндо-экзогенными кризисами. И предпосылки к таким кризисам наблюдаются уже сейчас. Человечество радикально меняет среду своего существования — климатически, технологически, биологически, генетически.

Одна из самых тревожных тенденций — это рост технологической мощи. С развитием цивилизации, появляются все новые технологии, пополняются запасы разрушительного оружия. Все это усугубляется еще одной угрозой, которую Назаретян назвал «знаниями массового поражения».

Смысл в том, что опасность исходит уже не только от оружия как такового, но и от все более доступного знания о том, как создавать разрушительные инструменты. Если раньше средства массового поражения могли создавать только богатые государства, то сейчас информацию о том, как создать бомбу, вирус или взломать систему безопасности, может найти практически любой. И не факт, что у этого «любого» хватит ответственности и способности предвидеть последствия.

Мы живем в уникальное время, когда влияние отдельного индивида на судьбу всего человечества беспрецедентно огромно.

Более того, учитывая непрерывное развитие науки и технологий, мы не знаем, какими окажутся открытия будущего — насколько доступными и разрушительными они будут. Пока что нам везло, и человечество каждый раз справлялось с появлением новых технологий, хоть и не без эксцессов (вспомним, к примеру, Карибский кризис).

Техно-гуманитарный баланс

Назаретян формулирует это как проблему техно-гуманитарного баланса — чтобы преодолеть кризисы, человечеству необходимо компенсировать новые возможности технологий развитием гуманитарных регуляторов.

Примеры регуляции такого баланса можно найти в прошлом. Когда первые люди научились изготавливать орудия, их способность убивать резко возросла. Чтобы не перебить друг друга, им потребовались новые механизмы сдерживания агрессии. Есть гипотеза, что таким механизмом стало изменение психики в сторону невротических состояний и страхов: например, некрофобия (т.е. боязнь мертвых), биологически нерациональная забота о больных, различные табу.

Позже, в бронзовом и железном веках, оружие стало еще смертоноснее — нужны были новые компенсаторы. И именно после этого периода наступило так называемое «осевое время» — эпоха Будды, Конфуция, греческих философов. Появились идеи ненасилия, внутреннего самоконтроля, новые моральные ориентиры. Они не устранили войны, но могли стать важным сдерживающим фактором.

Если посмотреть на историю, вырисовывается отчетливый паттерн: появляется новая технология → баланс нарушается. Человек получает новое оружие, но психика еще не готова к обращению с ним. Назаретян сравнивал это с ситуацией, в которой у голубя внезапно появляется клюв ястреба. В таких условиях выживали лишь те общества, где успевали сформироваться новые регуляторы поведения. Как правило, зачатки таких регуляторов уже существовали в культуре в виде избыточного многообразия.

Сегодня проблема техно-гуманитарного баланса стоит особенно остро. Если раньше на адаптацию уходили века и даже тысячелетия, то сейчас технологии развиваются так стремительно, что на адаптацию у нас остается все меньше времени — десятилетия, а то и годы. Успеем ли мы ментально адаптироваться к новым изменениям, прежде чем разрушительная мощь технологий не выйдет из-под контроля?

Три сценария будущего

Итак, возможно, человечество подходит к критической точке, где изменения и кризисы будут наслаиваться друг на друга. Конечно, предсказать будущее невозможно — вариантов развития событий много. Тем не менее, количество векторов или, как называет Назаретян, аттракторов всегда ограниченно. Он выделяет 3 основных сценария.

1. Деградация системы

Человечество не справляется с кризисами, техно-гуманитарный баланс рушится, система деградирует и возвращается к термодинамическому равновесию (=рост энтропии).

Возможно, есть некоторый предел технологического развития, достигнув которого, всякая планетарная цивилизация самоуничтожается? Может быть, этим и объясняется молчание космоса и парадокс Ферми?

2. Стабилизация прогресса

Мы проходим через кризис, но дальнейший рост сложности замедляется, и прогресс выходит на своего рода плато. Вряд ли это будет намеренное замедление прогресса — достаточно вспомнить призывы Илона Маска и других к заморозке ИИ, которые ни к чему не привели. Однако, возможно, наука в будущем исчерпает себя и мы перестанем производить принципиально новые технологии.

3. Переход на новый уровень

Система преодолевает кризисы, удерживает техно-гуманитарный баланс и переходит на новый уровень организации и сложности. Происходит качественный скачок, сопоставимый по масштабу с возникновением жизни или разума. Этот сценарий предполагает настолько кардинальные изменения, что в каком-то смысле это уже будет другая форма цивилизации, назовем ее постчеловеческой.

Однако для удержания техно-гуманитарного баланса, нужны глубокие изменения в мировоззрении и мышлении. Вот что об этом пишет Назаретян:

Если события будут развиваться по оптимальному (сохраняющему) сценарию, то в ближайшие десятилетия придётся переосмысливать такие фундаментальные категории культуры, как человек, животное и машина, жизнь, смерть и бессмертие, сознание и разум, душа, дух и духовность, искусственное и естественное и так далее.

Более того, в случае третьего сценария человечеству, вероятно, придется отказаться от религиозно-идеологического мышления и научиться мыслить глобально. Цивилизация не может стать сверхцивилизацией, если называет себя христианской или мусульманской, пролетарской или буржуазной, русской или американской.

О подобном говорит и физик Александр Панов. Он отмечает, что для преодоления технологической сингулярности, цивилизация просто обязана быть крайне неагрессивной и очень гуманистической. В противном случае, если есть хоть какие-то следы агрессии в цивилизации, вероятность самоуничтожения крайне высока.

Что будет дальше?

По какому пути пойдет человечество? К сожалению, сказать с уверенностью невозможно. Мы живём в эпоху неопределенности, где многое зависит от случайности.

Однако даже если человечество встанет на путь качественного перехода на новый уровень, оно неизбежно столкнется с трудными выборами. Назаретян подчеркивает: прогрессивные изменения — это всегда выбор меньшего из зол. Даже в условиях оптимистичного сценария нам придётся отказаться от чего-то привычного, принести жертвы ради выживания и развития. Так что в каком-то смысле история человечества в нашем привычном понимании подойдет к концу.

Но главный вопрос — сумеет ли человечество сохранить наш островок порядка посреди Вселенной, движущейся к равновесию? Или рост энтропии все же одержит верх?

При создании статьи и видео по большей части опиралась на книгу Акопа Назаретяна «Нелинейное будущее».

Если интересны подобные темы, больше материалов у меня на каналах: YouTube, VK Видео

Если удобнее смотреть, более подробная видео-версия есть на YouTube.

Сложные системы окружают нас повсюду: живые организмы, экосистемы, общество, экономика, нейросети. Во всех этих случаях мы видим одну и ту же странную вещь, когда множество простых элементов, взаимодействуя друг с другом, рождают нечто сложное и иногда непредсказуемое — нечто большее, чем сумма частей.

Но как именно из простого возникает сложное? Можно ли предсказывать поведение сложных систем? И могут ли сложные системы помочь нам лучше понять, как устроена Вселенная? Этими вопросами занимается относительно молодая область науки — наука о сложных системах.

Чтобы ответить на эти вопросы, ученые обращаются к упрощенным, идеализированным моделям. Один из таких инструментов моделирования — клеточные автоматы.

Как правило, клеточный автомат выглядит как решетка из клеток, где каждая из клеток меняет свое состояние по заранее заданным правилам в зависимости от состояния соседних клеток.

Наверно, самый известный клеточный автомат — это игра «Жизнь», придуманная математиком Джоном Конвеем. Несмотря на название, «играть» в нее в привычном нам смысле не получится. Все, что требуется от игрока, — задать начальное состояние клеток, а затем просто наблюдать за развитием. В общем, как вы поняли, игра не самая динамичная.

Правила у «Жизни» довольно простые: клетка может быть живой или мертвой, а ее следующее состояние определяется состоянием ее соседей. Однако если запустить игру и дать ей развиваться, можно заметить в ней устойчивые структуры, паттерны и сложные взаимодействия. В каком-то смысле, это действительно похоже на живую среду.

Для фигур, возникающих в игре, есть целая классификация. Например, выделяют:

• устойчивые фигуры, которые никогда не меняются;

• осцилляторы — фигуры, которые колеблются между несколькими состояниями;

• космические корабли — фигуры, перемещающиеся по решетке;

• ружья — фигуры, которые производят космические корабли.

Вокруг игры «Жизнь» со временем образовалось целое сообщество, и некоторые стали целенаправленно конструировать сложные объекты. Например, там можно смоделировать даже компьютер, работающий по той же логике, что и традиционные компьютеры. Было доказано, что игра «Жизнь» является тьюринг-полной, то есть там можно реализовать любую вычислимую функцию, включая моделирование самой себя (см. гиф ниже).

И напомню, что все это работает на основе простых правил, которые занимают буквально несколько строк кода.

Помимо игры «Жизнь» есть множество других клеточных автоматов, и используются они не только ради развлечений, но и в реальных научных целях. С их помощью моделируют различные естественные системы. Например, рост биологических популяций, распространение эпидемий, химические реакции, динамику жидкостей и газов.

Почему вообще клеточные автоматы так эффективны в моделировании естественных систем? И там, и там используется похожий принцип, а именно:

• Система состоит из большого числа простых элементов.

• Каждый элемент подчиняется локальным правилам и взаимодействует с ограниченым количеством других элементов.

• Нет централизированного управления.

• Несмотря на все это возникает сложное и иногда непредсказуемое поведение.

Мы видим этот принцип в самых разных примерах из природы: клетки в организме, муравьиные колонии, рост растений или даже мозг. Сложность не обязательно требует сложных законов. Иногда достаточно простых правил, множества элементов и времени.

Идею о том, что сложность может возникать из простых правил, особенно радикально развил физик-математик Стивен Вольфрам. Он предположил, что, возможно, даже на самом глубоком, фундаментальном уровне Вселенная устроена похожим образом и является дискретной.

То есть Вселенная в каком-то смысле может работать как вычислительный процесс подобно клеточному автомату. Грубо говоря, можно сказать, что пространство состоит из условных «атомов» пространства. Взаимодействие этих атомов на фундаментальном уровне порождает все то, что мы воспринимаем как реальность на нашем уровне.

Подобно тому, как в игре «Жизнь» появляются различные паттерны и есть даже своя «скорость света» (максимальная скорость передачи информации, равная одной клетке в любом направлении), в нашей Вселенной тоже есть устойчивые структуры и закономерности, которые, возможно, мы и принимаем за привычные нам законы физики типа теории относительности и квантовой механики. С этой точки зрения они не являются фундаментом, а выводятся из более глубоких правил системы.

В такой картине время можно понимать как сам процесс вычисления. Система постоянно пересчитывает свое следующее состояние. И то, что мы воспринимаем как течение времени, это последовательность обновлений системы, которое идет шаг за шагом. И это возможно объясняет, почему время движется всегда только вперед.

Кстати, гипотеза Вольфрама могла бы объяснить случайность на квантовом уровне. В традиционной интерпретации квантовая случайность считается истинной, фундаментальной. Но если в основе реальности лежит тот же принцип, что и в клеточных автоматах, то она может иметь детерминированную природу. Во многих клеточных автоматах мы не можем предсказать, каким будет состояние системы, скажем, через тысячу шагов. Чтобы узнать это, нам нужно симулировать процесс шаг за шагом. Возможно, квантовая случайность устроена похожим образом — как проявление глубинных правил, которые мы просто не способны напрямую вычислить.

Для изучения своей гипотезы Вольфрам запустил исследовательскую программу Wolfram Physics Project, которую он сам описывает как попытку найти фундаментальную теорию физики. Многие отнеслись к его гипотезе довольно скептически, тем не менее Вольфрам и его сторонники продолжают активно работать над проектом. На сайте проекта опубликовано множество материалов, где они пытаются объяснить, как пространство, время, гравитация и квантовая механика могут возникать из простых вычислительных правил.

Сможет ли Вольфрам вывести теорию всего? И можно ли описать Вселенную одним простым правилом? Пока что совершенно неясно. Но в любом случае мне кажется, что это любопытная сфера для исследований. А что думаете вы?

Если вам интересны подобные темы, другие разборы — на канале: https://www.youtube.com/@raven.explores