В новом выпуске подкаста «Into the Impossible» астрофизик Брайан Китинг и его коллега из Массачусетского технологического института (MIT) Макс Тегмарк обсуждают фундаментальную природу реальности и математическую структуру космоса. Спустя десять лет после выхода знаменитой книги Тегмарка «Наша математическая вселенная», ученые переосмысляют вероятность существования мультивселенной, анализируют перспективы поиска внеземной жизни и рассуждают о том, как искусственный интеллект может совершить революцию в физике.
🌌 Наша математическая вселенная и уровни реальности 0:00
Все физические уравнения, которые преподаются в ведущих институтах, включая MIT, представляют собой лишь приближения к истинной физике реальности. Макс Тегмарк подчеркивает, что ученые до сих пор не нашли окончательных уравнений, поскольку квантовая механика и общая теория относительности принципиально не согласуются друг с другом. В своей знаковой книге «Наша математическая вселенная» (Our Mathematical Universe) физик выдвинул радикальный тезис: наш мир не просто описывается математикой, он является гигантским математическим объектом. По мнению ученого, слово «наша» в названии намеренно указывает на то, что мы не должны высокомерно считать свой космос единственным, подобно тому как Землю мы называем «нашей планетой», а не просто «планетой».
Тегмарк выделяет четыре уровня мультивселенной, упорядоченных по степени возрастания разнообразия:
- Уровень 1: Области пространства за пределами нашей зоны видимости, существование которых неизбежно предсказывает теория инфляции. Физика там точно такая же, но из-за случайного начального распределения частиц история может отличаться (например, другие исходы мировых войн или президентских выборов).
- Уровень 2: Пространства с другими физическими константами, существование которых допускает теория струн или петлевая квантовая гравитация. В таких мирах может быть другое количество кварков или вовсе отсутствовать электромагнитное поле.
- Уровень 3: Квантовая многомировая интерпретация, которая, по словам физика, на самом деле не увеличивает разнообразие вариантов по сравнению со вторым уровнем.
- Уровень 4: Мультивселенная, включающая в себя все математически возможные структуры, основанные на любых непротиворечивых наборах аксиом. В таких мирах время может быть дискретным, как в компьютерной игре.
🧠 Расширяя границы логики 7:21
Брайан Китинг задает вопрос, включает ли четвертый уровень другие типы логики, например, миры, где не работает правило вывода modus ponens. Макс Тегмарк соглашается с этим предположением, отмечая, что у большинства людей слишком узкое представление о математике. Современные математики изучают структуры, заданные самыми разными аксиомами: точно так же, как можно изучать неевклидово пространство, где параллельные линии пересекаются, можно исследовать структуры с альтернативной логикой. По словам гостя, все, что подчиняется самосогласованной системе правил, имеет право на существование в мультивселенной четвертогольного уровня.
💥 Крах BICEP2 и поиски космической инфляции 2:17
Ровно десять лет назад научный мир потрясло заявление коллаборации BICEP2 об обнаружении реликтовых гравитационных волн, что считалось неопровержимым доказательством теории космической инфляции — главной гипотезы о том, что именно задало импульс Большому взрыву. Макс Тегмарк вспоминает тот день с ностальгией: он был настолько воодушевлен, что взял на пресс-конференцию жену, считая это событием, происходящим раз в жизни. По прогнозам исследователей, это открытие гарантировало как минимум одну Нобелевскую премию.
Теория инфляции успешно предсказала множество параметров нашей Вселенной:
- Равномерное расширение пространства;
- Плоскую геометрию космоса с точностью до 1%;
- Спектральный индекс неоднородностей реликтового излучения ($n_s$), который в простейших моделях должен быть равен 0,96 (что позже подтвердилось экспериментами с минимальной погрешностью).
Однако вишенкой на торте должны были стать первичные гравитационные волны с коэффициентом тензорно-скалярного отношения $r \approx 0,15$. К несчастью для научного сообщества, обнаруженный BICEP2 сигнал оказался результатом загрязнения космической пылью. Последующие, более точные эксперименты показали полное отсутствие этого сигнала на данных уровнях. Тегмарк признает, что его оценка вероятности того, что инфляция имела место, осталась неизменной, но шансы получить экспериментальное подтверждение в ближайшее время сильно упали. Теперь физикам приходится рассматривать более сложные модели инфляции, которые сложнее зафиксировать приборами.
🔬 Философия эксперимента и наследие Джима Саймонса 14:06
В физике существует продуктивное, хотя порой и конфликтное взаимодействие между теоретиками и экспериментаторами. По шутливому замечанию Тегмарка, когда теоретик публикует статью, в нее верит только он сам, а когда экспериментатор пишет работу — в нее верят все, кроме автора. Тем не менее, ошибочные теории часто мотивируют экспериментаторов создавать сложнейшие установки, приводящие к неожиданным открытиям.
Брайан Китинг вспоминает выдающегося математика и финансиста Джима Саймонса (Jim Simons), выпускника MIT, ушедшего из жизни в мае этого года. Саймонс щедро финансировал фундаментальную науку, выделив более 100 миллионов долларов на проекты изучения реликтового излучения, которыми руководил Китинг. В контексте планов США направить около 1 миллиарда долларов на мега-проект CMB Stage 4, Китинг задается вопросом: когда ученым следует прекратить экспериментальные поиски инфляции?
Вдохновляясь финансовым подходом Саймонса, Тегмарк предлагает рассматривать науку как сбалансированный инвестиционный портфель:
- Нельзя складывать все яйца в одну корзину;
- Необходимо финансировать крупные и дорогие проекты (такие как спутник Planck или Большой адронный коллайдер), но параллельно выделять условные 100 тысяч долларов в год на безумные настольные эксперименты;
- История науки показывает, что продвижение на порядок величины в неизвестное (меньше, дальше, другие длины волн) всегда приносит сюрпризы, как это было с микроскопом Левенгука или открытием космического рентгеновского излучения. К примеру, открытие экзопланет было отложено на 10 лет, потому что астрономы слишком много слушали теоретиков, утверждавших, что «горячих Юпитеров» существовать не может.
🤖 Парадокс Ферми и технологическое будущее вселенной 21:04
Обсуждая гипотетический поиск внеземных цивилизаций (на примере вымышленной двойной системы планет Hits Tarth и Scram), Макс Тегмарк высказывает убеждение, что развитая внеземная жизнь, скорее всего, окажется не биологической, а технологической. Земля провела миллиарды лет, будучи заселенной лишь бактериями, и только в последние несколько сотен тысяч лет человек разумный начал строить мегаполисы и запускать ракеты.
По мнению Тегмарка, биологическая стадия цивилизаций — это лишь краткий миг. В течение миллиона лет человечество либо исчезнет из-за собственных ошибок, либо создаст мощный ИИ и роботизированные платформы, которые заселят галактику. Поэтому Тегмарк крайне сомневается, что мы найдем во Вселенной других «мешков с мясом» (биологических существ) — космос, скорее всего, заселен сознательными машинами, созданными когда-то органической жизнью.
📊 Математическая оценка одиночества 28:46
Используя теорему Байеса и логарифмическое априорное распределение вероятностей, Тегмарк рассчитывает шанс появления цивилизации, способной изобрести интернет. Он утверждает, что вероятность $P$ такого события на случайной планете ничтожно мала — меньше, чем один шанс на миллиард миллиардов миллиардов ($10^{-27}$). Из этого физик делает вывод, что мы, весьма вероятно, являемся единственной технологической цивилизацией во всей нашей наблюдаемой Вселенной.
Это накладывает на человечество огромную космическую ответственность:
- Мы обязаны быть хорошими распорядителями и «прапрадедушками» грядущего космического сознания, не допустив уничтожения цивилизации в ближайшие 10–20 лет;
- С другой стороны, это избавляет от кошмаров о скором инопланетном вторжении;
- Если бы во Вселенной были триллионы рас, многие из них обогнали бы нас на миллионы лет и относились бы к людям так же, как люди относятся к тараканам.
🛸 Военные тайны: Истинная природа НЛО и суперинтеллект 32:24
Брайан Китинг напоминает о знаменитом марсианском метеорите ALH84001, найденном в Антарктиде, об открытии следов жизни в котором в 1996 году заявлял президент Билл Клинтон. Примечательно, что 99% людей до сих пор не знают, что эти результаты впоследствии были официально опровергнуты, и метеорит оказался безжизненным.
Комментируя недавний всплеск интереса к теме НЛО (или UAP — неопознанных аномальных явлений, по терминологии военных США), Тегмарк делится альтернативной гипотезой. Согласно этой версии, оборонные ведомства США, России и других стран намеренно создают разведывательные летательные аппараты, маскируя их под НЛО. Это прагматичный ход: свидетелей таких аппаратов поднимают на смех в обществе, а их сообщения не воспринимаются всерьез. К тому же, статистика показывает аномально высокую концентрацию таких объектов вблизи военных баз, а их характеристики движения не нарушают известные законы физики. Брайан Китинг в ответ замечает, что спецслужбы регулярно проводят подобные психологические операции (псиопы) против врагов и для тренировки собственных солдат.
Завершая беседу, ученые приходят к выводу, что совершить прыжок в физику будущего можно и без помощи пришельцев. По прогнозам Макса Тегмарка, если человечество создаст полноценный искусственный общий интеллект (AGI) и суперинтеллект в ближайшее десятилетие и сможет выжить, это полностью изменит привычные временные шкалы. То, на что у человеческой цивилизации ушли бы 900 или 9000 лет, сверхразум сможет открыть всего за 9 месяцев.
