Как мы меняем мир - Стефан Кляйн
Квантовая теория Эйнштейна сбивала с толку, но примерно через десять лет физики обнаружили преимущества, которые она предлагала. Так, с помощью квантов энергии можно было объяснить, почему свет имеет спектральные линии. Когда газ светится, он излучает не все цвета одинаково, а только свет точно определенных, узко ограниченных цветов. Каждая спектральная линия соответствует энергетическому потоку, кванту, который выделяют атомы газа. Предполагалось, что электроны, вращающиеся вокруг ядра атома по точно определенным орбитам, испускают или поглощают кванты при изменении орбиты. Это знаменитые «квантовые скачки». Преобразование, инициированное Эйнштейном, позволило представить и описать концепты, которые ранее были немыслимы.
Никто не мог объяснить, почему электроны движутся именно по таким орбитам. Эту загадку не удавалось разгадать более десяти лет. В 1923 году Эйнштейну по почте прислали докторскую диссертацию из парижской Сорбонны. Коллегу Эйнштейна заинтересовало исследование молодого ученого из старинной французской аристократической семьи: Луи де Бройль, как звали кандидата, убедительно продемонстрировал, что он нашел ответ.
Чтобы добиться успеха, де Бройль пересмотрел существовавшую теорию. Молодой человек предлагал не считать электроны частицами. Он утверждал, что нужно представить электрон и всю материю в целом в виде волны. Тогда квантовые скачки соответствовали бы длинам волн материи. Таким образом, вопрос об орбитах был решен: волны распространяются в пространстве. Эйнштейн был впечатлен. Он сам когда-то описывал световые волны как частицы, а де Бройль представил частицы как волны – концепции физики были перевернуты.
Теперь природа казалась еще более загадочной, чем когда-либо. С одной стороны, Эйнштейн и де Бройль показали, что на важные вопросы можно ответить, только если рассматривать свет как частицы, а материю как волны. С другой стороны, некоторые эксперименты требовали прямо противоположного. Их можно было объяснить, только если вернуться к старым представлениям о свете как волне и материи как частице. И как же в таком случае правильно говорить о структуре природы? Это типичная борьба между концепциями, свойственная преобразованию.
Очевидно, известного языка уже было недостаточно для описания реальности. Физика достигла пределов объяснимого. Таким образом, последним и решающим шагом в преобразовании могло стать только появление нового языка. Этот новый язык создали Вернер Гейзенберг из Геттингена, которому в то время было всего двадцать четыре года, и его старший австрийский коллега Эрвин Шредингер. В 1925 году оба независимо друг от друга открыли принципиально новое описание мира, которое больше не пыталось давать имена отдельным объектам, а исходило из контекстов.
Это новое описание помогло разрешить противоречия. В зависимости от контекста, в котором мы рассматриваем их, свет и материя кажутся нам или волнами, или частицами. На самом деле и то, и другое неверно. На языке, изобретенном Гейзенбергом и Шредингером, свет и материя называются «состояниями» и обозначаются математическим символом. Вместо слов этот язык использует формулы. Логика, к которой мы привыкли в повседневной жизни, к нему неприменима. Состояние может описывать существование и одновременно несуществование чего-либо. Частицы могут материализоваться из ничего, трансформироваться в излучение, даже проходить сквозь стены. Мы не можем представить себе это, пока наше мышление привязано к опыту и концептам повседневной жизни. И все же кванты существуют. Квантовый мир тоже следует законам природы, но их можно выразить только на новом языке.
Квантовая физика имела так же мало общего с чувственным опытом и с предшествовавшей ей механикой, как и «Фонтан» Р. Матта с картинами Леонардо да Винчи. Эта новая наука открыла пространство, в котором зародились идеи для технологий грядущих веков.
Эйнштейн и его последователи хотели с помощью своей квантовой теории понять мир, а не изменить его. Но сто лет спустя великое преобразование в физике формирует нашу жизнь. Немногие из наших современников сегодня осознают, сколькими повседневными удобствами они обязаны небольшой группе ученых, которые всего три поколения назад увидели ограниченные возможности существовавшего языка и изобрели новый, и до какой степени современное мировоззрение общества определено жаждой знаний тех исследователей. Квантовая теория позволила людям модифицировать тончайшие структуры материи, чтобы создавать инструменты для мозга. Теперь мы можем разрабатывать электронику, создавать компьютеры, устанавливать Интернет, программировать искусственный интеллект. Новая физика сделала возможной четвертую интеллектуальную революцию, которую мы сейчас переживаем.
Часть IV
Будущее разума
Плата от компьютера, около 2015 г.
10
Наследие Ады
Я считаю, что к концу века использование слов (…) изменится настолько, что можно будет говорить о машинах, которые думают, не ожидая возражений.
АЛАН ТЬЮРИНГ
Прародительница искусственного интеллекта была нежеланным ребенком. Матери не нравился ее характер, отец, известный писатель лорд Байрон, был разочарован, так как ожидал «способного прославиться мальчика»[145]. Поэт утешил себя, назвав девочку, которую окрестили Августой, «коротким древним именем с множеством гласных»: Ада. Имя – это все, что досталось ей от отца, потому что через пять недель после ее рождения в декабре 1815 года родители разошлись. Мать Ады, леди Анна Милбэнк, публично назвала неверного Байрона сумасшедшим, в лондонском обществе разразился скандал, Байрон бежал из Англии и отправился в авантюрные путешествия, из которых так и не вернулся.
Ада осталась с матерью, которая боялась, что ее дочь, возможно, унаследовала от отца сумасшествие. Чтобы не позволить столь ненавистному ей романтическому изобилию эмоций, воспеваемому в поэзии Байрона, проявиться у ребенка, мать дала дочери необычное для того времени образование. Как только Ада научилась читать, леди Милбэнк, сама увлекавшаяся математикой, наняла для девочки лучших учителей математики и естественных наук. Умственное напряжение и строгая ориентация на факты должны были сделать девушку менее эмоциональной. Надежды матери не оправдались: когда Аде было 16 лет, стало известно, что у нее роман с наставником; за ним последовали отношения с другими мужчинами. Но даже когда Ада уже давно была замужем, мать нанимала для нее учителей, дававших нравственные наставления.
Тем не менее Ада проявляла большой интерес к науке. В 12 лет она уже пыталась конструировать паровые летательные аппараты. Пять лет спустя она завела знакомство, которое вдохновило ее на работу всей ее жизни. Ее пригласили на званый вечер; хозяин дома был не только богатым наследником лондонского банкира, но и гениальным изобретателем. На деньги британского правительства
