Глава 6. Универсальность и пределы вычислений. - Структура Реальности - Дэвид Дойч

Сердце генератора виртуальной реальности — его компьютер, и во­прос о том, какие среды можно передать в виртуальной реальности, в конечном итоге, должен сводиться к вопросу о том, какие вычисле­ния можно осуществить. Даже сегодня репертуар генераторов вирту­альной реальности ограничен как их генераторами изображений, так и их компьютерами. Как только к генератору виртуальной реальнос­ти подключают новый, более быстрый компьютер, с большим объемом памяти и более современным аппаратным обеспечением обработки из­ображений, репертуар генератора расширяется. Но будет ли это продол­жаться непрерывно или, в конце концов, мы столкнемся с абсолютной универсальностью, чего, как я говорил, нам следует ожидать в случае с генераторами изображений? Другими словами, существует ли отдель­ный генератор виртуальной реальности, который можно построить раз и навсегда и запрограммировать для передачи любой среды, которую способен ощутить человеческий разум?

Как и в случае с генераторами изображений под вышесказанным мы не подразумеваем, что этот единственный генератор виртуальной реальности мог бы содержать в себе точные определения всех логичес­ки возможных сред. Мы только имеем в виду, что этот генератор можно было бы запрограммировать для передачи любой логически возможной среды. Можно предусмотреть кодирование таких программ, например, на магнитных дисках. Чем выше сложность среды, тем больше понадо­бится дисков для хранения соответствующей программы. Таким обра­зом, для передачи сложных сред машина должна обладать механизмом (который я уже описал для универсального генератора изображений), способным прочитать неограниченное количество дисков. В отличие от генератора изображений генератору виртуальной реальности может по­надобиться увеличение объема «рабочей памяти» для хранения резуль­татов промежуточных вычислений. Для этого можно предусмотреть Наличие чистых дисков. И снова энергия, чистые диски и обслужива­ние, необходимые машине, не препятствуют тому, чтобы считать эту машину «отдельной» при условии, что все эти действия не равносильны изменению конструкции машины и не запрещены законами физики.

В этом смысле, в принципе, можно было бы рассмотреть компьютер с эффективно неограниченной емкостью памяти. Но нельзя рассматри­вать компьютер с неограниченной скоростью вычислений. Компьютер определенной конфигурации всегда будет иметь фиксированную макси­мальную скорость, которую могут увеличить только изменения этой конфигурации. Следовательно, данный генератор виртуальной реаль­ности не сможет выполнять неограниченное количество вычислений в единицу времени. Разве это не будет ограничивать его репертуар? Если среда настолько сложна, что вычисление того, что должен уви­деть пользователь через секунду, занимает у машины больше секунды, каким образом машина сможет точно передать эту среду? Для дости­жения универсальности нам необходим следующий технологический трюк.

Чтобы расширить свой репертуар до максимально физически воз­можных пределов, генератору виртуальной реальности пришлось бы взять под контроль еще одно свойство сенсорной системы пользователя: скорость обработки информации мозгом пользователя. Если бы челове­ческий мозг был подобен электронному компьютеру, достаточно было бы изменить частоту испускания синхронизирующих импульсов его «генератором». Несомненно, «генератор синхронизирующих импульсов» мозга контролировать не так просто. Но в принципе это не проблема. Мозг — конечный физический объект, и все его функции — физичес­кие процессы, которые, в принципе, можно замедлить или остановить. Предельный генератор виртуальной реальности должен обладать такой способностью.

Для достижения совершенной передачи сред, требующей множест­ва вычислений, генератор виртуальной реальности должен был бы дей­ствовать приблизительно следующим образом. Каждый сенсорный нерв физически способен передавать сигналы с определенной максимальной частотой, поскольку возбудившаяся нервная клетка сможет вновь воз­будиться только через одну миллисекунду. Следовательно, сразу после возбуждения определенного нерва у компьютера есть, по крайней ме­ре, одна миллисекунда, чтобы решить, возбудится ли этот нерв снова и когда это произойдет. Если он вычислил решение, скажем, за половину миллисекунды, то в корректировке скорости работы мозга нет необ­ходимости, и компьютер просто возбуждает этот нерв в нужное вре­мя. В противном случае, компьютер заставляет мозг замедлить (или при необходимости остановить) свою работу до завершения вычисле­ния следующего события: затем компьютер восстанавливает нормаль­ную скорость работы мозга. Как бы это почувствовал пользователь? По определению никак. Пользователь получил бы ощущение нахожде­ния в среде, точно определенной в программе, без каких бы то ни было замедлений, остановок или повторных пусков. К счастью, генератору виртуальной реальности не нужно заставлять мозг работать быстрее нормального: из-за этого, в конце концов, возникли бы принципиальные проблемы, потому что, кроме всего прочего, ни один сигнал не может перемещаться быстрее скорости света.

Этот метод позволяет нам заранее определить произвольно услож­ненную среду, для моделирования которой потребуется любой конеч­ный объем вычислений, и получить ощущение нахождения в этой сре­де при любой субъективной скорости и уровне детализации, которые способен усвоить наш разум. Если необходимых вычислений слишком много, чтобы компьютер смог выполнить их в течение субъективно воспринимаемого времени, ощущение будет естественным, но пользо­ватель заплатит за его сложность реально потерянным временем. Поль­зователь может выйти из генератора виртуальной реальности после пятиминутного, на его субъективный взгляд, пребывания там и обна­ружить, что в физической реальности прошли годы.

Пользователь, мозг которого отключается на любой период време­ни, а потом снова включается, будет ощущать непрерывное пребывание в какой-то среде. Но пользователь, мозг которого отключился навсегда с момента его отключения ничего не чувствует. Это значит, что про­грамма, которая в какой-то момент может отключить мозг пользовате­ля и уже никогда не включить его, не создает среду, которую пользова­тель почувствовал бы и, следовательно, не может считаться адекватной программой для генератора виртуальной реальности. Но программа, которая в конечном итоге всегда включает мозг пользователя, позво­ляет генератору виртуальной реальности передавать какую-то среду. Даже программа, которая вообще не испускает нервных сигналов пе­редает темную безмолвную среду абсолютной сенсорной изоляции.

В поисках пределов виртуальной реальности мы проделали очень долгий путь от того, что осуществимо сегодня, или даже от того, что находится на обозримом горизонте технологии. Поэтому я еще раз хочу подчеркнуть, что технологические трудности не мешают нашим настоящим целям. Мы не исследуем, какие виды генераторов виртуальной реальности можно построить или какие виды генераторов виртуальной реальности когда-нибудь построят инженеры. Мы изучаем, что позво­ляют, а что не позволяют законы физики в области виртуальной реаль­ности. Причина важности всего этого никак не связана с перспективой создания лучших генераторов виртуальной реальности. Причина в том, что отношение между виртуальной реальностью и «обычной» реальнос­тью — часть глубокого, неожиданного устройства мира, о котором и рассказывает эта книга.

Рассматривая всевозможные трюки — стимуляцию нервов, оста­новку и запуск мозга и т. д. — мы смогли представить физически воз­можный генератор виртуальной реальности, репертуар которого охва­тывает весь сенсорный диапазон. Кроме того, этот генератор полностью интерактивен и не ограничен ни скоростью, ни емкостью памяти сво­его компьютера. Существует ли что-либо, что не входит в репертуар такого генератора виртуальной реальности? Возможно ли, что этот ре­пертуар мог бы стать набором всех логически возможных сред? Нет. Репертуар даже этой фантастической машины резко ограничен хотя бы тем, что она являет собой физический объект. Она даже поверхностно не затрагивает то, что возможно логически, и сейчас я докажу это.

Основная идея такого доказательства — известного как диаго­нальное доказательство — предшествует идее виртуальной реальнос­ти. Впервые это доказательство использовал математик девятнадца­того века Георг Кантор, чтобы доказать, что существуют бесконечно большие величины, превышающие бесконечность натуральных чисел (1,2,3 ... ). Такое же доказательство лежит в основе современной тео­рии вычисления, разработанной Аланом Тьюрингом и другими в 1930-х годах. Им также пользовался Курт Гедель для доказательства своей зна­менитой «теоремы о неполноте», о которой я более подробно расскажу в главе 10.

Каждая среда в репертуаре нашей машины формируется некой про­граммой, заложенной в ее компьютер. Представьте набор всех адекват­ных программ для этого компьютера. С точки зрения физики каждая из этих программ точно определяет конкретный набор значений фи­зических переменных на дисках или других носителях, где записана компьютерная программа. Из квантовой теории нам известно, что все такие переменные квантуются, и, следовательно, независимо от того, как работает компьютер, набор возможных программ дискретен. Зна­чит, каждую программу можно выразить как конечную последователь­ность символов в дискретном коде или на языке компьютера. Сущест­вует бесконечное множество таких программ, но каждая из них может содержать только конечное количество символов. Так происходит по­тому, что символы — это физические объекты, созданные из вещест­ва в узнаваемых конфигурациях, а бесконечное количество символов создать невозможно. Как я поясню в главе 10, эти интуитивно оче­видные физические требования: что программы должны квантоваться, что каждая должна состоять из конечного числа символов и выпол­няться последовательно по этапам, — гораздо более материальны, чем кажутся. Они являются единственными следствиями законов физики, которые необходимы в качестве исходных данных доказательства, но их достаточно, чтобы наложить резкие ограничения на репертуар лю­бой физически возможной машины. Другие физические законы могут наложить даже большие ограничения, но они никак не повлияют на выводы этой главы.

Теперь давайте представим, что из этого бесконечного набора воз­можных программ составлен бесконечно длинный нумерованный спи­сок: Программа 1, Программа 2 и т.д. Эти программы можно распо­ложить, например, в «алфавитном порядке» по отношению к символам, в которых они выражены. Поскольку каждая программа формирует среду, этот список можно рассматривать и как список всех сред из репертуара данной машины; мы можем называть их Среда 1, Среда 2 и т. д.  Может случиться и так, что некоторые среды будут повторяться в этом списке, потому что две разные программы в действительности могут осуществлять одинаковые вычисления, но это никак не повли­яет на доказательство. Важно, что каждая среда из репертуара нашей машины должна появиться в списке хотя бы один раз.

Виртуальная среда может быть как ограниченной, так и неогра­ниченной в видимом физическом размере и видимой длительности. Виртуальным домом, созданным архитектором, например, можно бу­дет пользоваться сколько угодно, но объем этой среды, вероятно, будет ограничен. Видеоигра может выделить пользователю только ограничен­ное время для игры до ее окончания или передать игру-вселенную не­ограниченных размеров, предоставить неограниченное количество ис­следований и закончиться только тогда, когда ее закончит сам пользо­ватель. Для упрощения доказательства мы будем рассматривать только непрерывно работающие программы. Это не такое уж большое ограничение, потому что, если программа останавливается, то мы всегда можем рассматривать отсутствие ответной реакции с ее стороны как среду сенсорной изоляции.

Мне хотелось бы определить класс логически возможных сред, которые я назову средами Кантгоуту[9], частично в честь Кантора (Cantor), Геделя (Godel) и Тьюринга (Turing), а частично по причине, которую я вкратце объясню. Эти среды я определяю следующим об­разом. В течение первой субъективной минуты среда Кантгоуту ведет себя не так, как Среда 1 (созданная Программой 1 нашего генератора). Не важно, как она себя ведет, важно, что пользователь ощущает отли­чие ее поведения от поведения Среды 1. В течение второй минуты эта среда ведет себя отлично от Среды 2 (хотя сейчас она может вести се­бя как Среда 1). В течение третьей минуты она ведет себя отлично от Среды 3 и т.д. Любую среду, которая удовлетворяет этим условиям, я назову средой Кантгоуту.

Далее, поскольку среда Кантгоуту не ведет себя в точности как Среда 1, она не может быть Средой 1; поскольку она не ведет себя в точности как Среда 2, она не может быть Средой 2. Поскольку ра­но или поздно она точно будет вести себя не так, как Среда 3, Среда 4 и любая другая среда из списка, значит, она не может быть ни од­ной из этих сред. Однако этот список содержит все среды, созданные каждой возможной программой для этой машины. Следовательно, ни одна среда Кантгоуту не входит в репертуар машины. Среды Кантгоу­ту — это среды, в которые мы не можем пойти2, используя генератор виртуальной реальности.

Ясно, что существует невообразимо много сред Кантгоуту, пото­му что определение оставляет огромную свободу выбора возможного поведения этих сред, единственное ограничение состоит в том, что их поведение должно изменяться по прошествии каждой минуты. Мож­но доказать, что для каждой среды из репертуара данного генератора виртуальной реальности существует бесконечно много сред Кантгоу­ту, которые генератор не может передать. Да и места для расширения репертуара путем использования ряда различных генераторов вирту­альной реальности не так уж много. Допустим, что у нас есть сто та­ких генераторов, причем каждый (в целях доказательства) имеет свой репертуар. Тогда весь набор генераторов вместе с программируемой системой управления, определяющей, какие из них нужно использо­вать для обработки данной программы, — это просто более крупный генератор виртуальной реальности. Такой генератор подходит к приве­денному мной доказательству, поэтому, для каждой среды, которую он может передать, будет существовать бесконечно много сред которые он передать не сможет. Более того, допущение о том, что различные ге­нераторы виртуальной реальности могут иметь различные репертуары, оказывается чрезмерно оптимистичным. Как мы скоро увидим все до­статочно сложные генераторы виртуальной реальности имеют по сути один и тот же репертуар.

Таким образом, наш гипотетический проект создания предельно­го генератора виртуальной реальности, который столь уверенно про­двигался вперед, внезапно наткнулся на кирпичную стену. Какие бы усовершенствования ни произошли в ближайшем будущем, репертуар всей технологии виртуальной реальности никогда не выйдет за пределы определенного набора сред. Следует признать, что этот набор бесконеч­но велик и весьма разнообразен по сравнению с опытом, предшеству­ющим появлению технологии виртуальной реальности. Тем не менее это всего лишь бесконечно малая частица набора всех логически воз­можных сред.

На что было бы похоже пребывание в среде Кантгоуту? Хотя за­коны физики и не позволяют нам оказаться в такой среде, логически это возможно, а потому вопрос об ощущениях правомерен. Безусловно она не смогла бы дать нам никаких новых ощущений, поскольку уни­версальный генератор изображений является возможным и считается частью нашего высокотехнологичного генератора виртуальной реаль­ности. Таким образом, среда Кантгоуту показалась бы нам загадочной только после того, как мы оказались в ней и поразмышляли над ре­зультатами. Это было бы примерно так. Допустим, что вы фанат вир­туальной реальности из далекого будущего с ультра-технологиями. Вы пресытились: вам кажется, что вы уже испробовали все интересное. Но вдруг однажды появляется джинн и заявляет, что он может перенести вас в среду Кантгоуту. Вы сомневаетесь, но согласны проверить его способности. Вас мгновенно переносят в эту среду. После нескольких экспериментов вам кажется, что вы узнаете ее: она реагирует как од­на из ваших любимейших сред, которая на вашей домашней системе виртуальной реальности создается при запуске программы под номером X. Однако вы продолжаете экспериментировать, и, в конце концов, по окончании минуты Х реакция среды становится весьма отличной от той, которую могла бы предложить Среда X. Тогда вы отказыва­етесь от мысли о том, что это Среда X. Потом вы можете заметить, что все происшедшее очень напоминает другую среду, которую можно передать, — Среду Y. Но по истечении минуты Y вы понимаете, что вновь ошиблись. Характеристика среды Кантгоуту просто в следую­щем: сколько бы вы ни гадали, какой бы сложной ни была программа, которую вы приняли за программу, передающую именно эту среду, вы всегда будете ошибаться, потому что ни одна программа не передаст ее ни на вашем генераторе виртуальной реальности, ни на каком-то другом.

Рано или поздно вам придется завершить свою проверку. К тому времени, вы, может быть, справедливо решите признать способности джинна. Я не хочу сказать, что вы когда-либо сможете доказать, что были в среде Кантгоуту, поскольку всегда существует даже более слож­ная программа, которую мог обрабатывать джинн, и которая могла бы соответствовать полученным вами ощущениям. То, о чем я сейчас го­ворил, всего лишь общая черта виртуальной реальности, — ощущение не может доказать пребывание человека в данной среде, будь это Цен­тральный Корт Уимблдона или среда типа Кантгоуту.

В любом случае не существует таких джиннов и таких сред. Таким образом, мы должны сделать вывод, что физика не позволяет реперту­ару генератора виртуальной реальности приблизиться к тому огром­ному репертуару, который позволяет одна логика. Насколько же велик может быть этот репертуар?

Поскольку мы не можем надеяться на передачу всех логически возможных сред, давайте рассмотрим меньшую (но в конечном счете более интересную) степень универсальности. Давайте определим уни­версальный генератор виртуальной реальности как генератор, репер­туар которого содержит репертуары всех остальных физически воз­можных генераторов виртуальной реальности. Может ли существовать такая машина? Может. Размышление о фантастических устройствах, основанных на стимуляции нервов, управляемой компьютером, дела­ет это очевидным — в действительности, почти слишком очевидным. Такую машину можно было бы запрограммировать на воспроизведе­ние характеристики любой конкурирующей с ней машины. Она смогла бы вычислить реакцию той машины при любой данной программе, при любом поведении пользователя и, следовательно, смогла бы передать эти реакции с совершенной точностью (с точки зрения любого данного пользователя). Я говорю, что это «почти слишком очевидно», потому что здесь содержится важное допущение относительно того, на выполнение каких действий можно запрограммировать предложенное устройство, точнее, его компьютер: при наличии подходящей программы, достаточ­ного времени и средств хранения информации компьютер смог бы под­считать результат любого вычисления, выполненного любым другим компьютером, в том числе и компьютером конкурирующего генерато­ра виртуальной реальности. Таким образом, возможность реализации универсального генератора виртуальной реальности зависит от сущест­вования универсального компьютера — отдельной машины, способной вычислить все, что только можно вычислить.

Как я уже сказал, такая универсальность была впервые изучена не физиками, а математиками. Они пытались создать точное интуитивное понятие «решения» (или «вычисления», или «доказательства») чего-либо в математике. Они не учитывали, что математическое вычисление — это физический процесс (в частности, как я уже объяснил, процесс пе­редачи в виртуальной реальности), поэтому, путем математического рассуждения невозможно определить, что можно вычислить матема­тически, а что нельзя. Это полностью зависит от законов физики. Но вместо того чтобы пытаться получить какие-то результаты из законов физики, математики сформулировали абстрактные модели «решения» и определили «вычисление» и «доказательство» на основе этих моделей. (Я вернусь к этой интересной ошибке в главе 10). Вот так и получилось, что за несколько месяцев 1936 года три математика, Эмиль Пост, Алонцо Черч и, главное, Алан Тьюринг независимо друг от друга создали первые абстрактные схемы универсальных компьютеров. Каждый из них считал, что его «вычислительная» модель действительно правиль­но формализовала традиционное интуитивное понятие математическо­го «вычисления». Следовательно, каждый из них также полагал, что его модель эквивалентна (имеет тот же репертуар) любой другой разумной формализации подобной интуиции. Сейчас это известно как гипотеза Черча - Тьюринга.

Модель вычислений Тьюринга и концепция природы задачи, кото­рую он решал, была наиболее близка к физике. Его абстрактный ком­пьютер, машина Тьюринга, представлял собой бумажную ленту, разде­ленную на квадраты, причем на каждом квадрате был написан один из конечного числа легко различимых символов. Вычисление осуществля­лось следующим образом: проверялся один квадрат, затем лента пере­мещалась вперед или назад, стирая или записывая один из символов в соответствии с простыми недвусмысленными правилами. Тьюринг доказал, что один конкретный компьютер такого типа, универсальная машина Тьюринга, имеет объединенный репертуар всех других машин Тьюринга. Он предположил, что этот репертуар в точности состоит из «каждой функции, которую естественно посчитали бы вычислимой». Он имел в виду вычислимой математиками.

Однако математики — это достаточно нетипичные физические объекты. Почему мы должны допускать, что их передача при выполне­нии вычислений — предел вычислительных задач? Оказывается, что не должны. Как я объясню в главе 9, квантовые компьютеры могут вы­полнять вычисления, которые ни один математик (человек) никогда, даже в принципе, не сможет выполнить. В работе Тьюринга неявно вы­ражено его ожидание, что то, что «естественно сочли бы вычислимым», могло бы, по крайней мере в принципе, быть вычисленным и в природе. Это ожидание эквивалентно более сильной физической версии гипоте­зы Черча-Тьюринга. Математик Роджер Пенроуз предложил назвать его принципом Тьюринга:

Принцип Тьюринга (для абстрактных компьютеров, имитиру­ющих физические объекты)

Существует абстрактный универсальный компьютер, репертуар которого включает любые вычисления, которые может осуществить любой физически возможный объект.

Тьюринг считал, что «универсальный компьютер», о котором идет речь, — это универсальная машина Тьюринга. Чтобы принять во вни­мание более широкий репертуар квантовых компьютеров, я сформу­лировал принцип в такой форме, которая точно не определяет, какой частный «абстрактный компьютер» выполняет вычисления.

Приведенным мной доказательством существования сред Кантго­уту я, в сущности, обязан Тьюрингу. Как я уже сказал, он не думал непосредственно о виртуальной реальности, но «среда, которую мож­но передать», относится к классу математических вопросов, ответ на которые можно вычислить. Эти вопросы вычислимы. Все остальные во­просы — вопросы, ответы на которые невозможно вычислить, называ­ются невычислимыми. Если вопрос невычислим, это не значит, что на него нет ответа или что этот ответ в каком-то смысле плохо определен или сомнителен. Напротив, это значит, что у этого вопроса определенно есть ответ. Дело просто в том, что физически, даже в принципе не су­ществует способа получить этот ответ (или точнее, поскольку человек всегда может высказать удачную, неподдающуюся проверке догадку, доказать, что это и есть ответ). Например, простые двойники - это два простых числа, разность которых равна 2, например, 3 и 5 или 11 и 13. Математики тщетно пытались ответить на вопрос, существует ли бесконечно много таких пар или их количество все же конечно. Неиз­вестно даже, вычислим ли этот вопрос. Предположим, что нет. Это все равно, что сказать, что ни один человек и ни один компьютер никогда не смогут создать доказательство существования конечного или беско­нечного количества простых двойников. Но даже в этом случае ответ на этот вопрос существует: можно сказать определенно, что есть либо наибольшая пара простых двойников, либо бесконечно большое коли­чество таких пар; другого варианта не существует. Вопрос остается четко определенным, несмотря на то, что, возможно, мы никогда не узнаем ответа.

Что касается виртуальной реальности: ни один физически возмож­ный генератор виртуальной реальности не сможет передать среду, в ко­торой ответы на невычислимые вопросы даются по запросу пользова­теля. Такие среды относятся к средам Кантгоуту. Верно и обратное: каждая среда Кантгоуту соответствует классу математических вопро­сов («что произошло бы далее в среде, определенной так-то и так-то?»), на которые физически невозможно дать ответ.

Несмотря на то, что невычислимых вопросов бесконечно больше, чем вычислимых, они относятся к разряду эзотерических. Это не слу­чайно. Так происходит потому, что разделы математики, которые мы склонны считать в меньшей степени эзотерическими, — это разделы. отражение которых мы видим в поведении физических объектов в зна­комых ситуациях. В таких случаях мы часто можем воспользоваться этими физическими объектами, чтобы ответить на вопросы о соответ­ствующих математических отношениях. Например, мы можем считать на пальцах, потому что физика пальцев естественным образом имити­рует арифметику целых чисел от нуля до десяти.

Вскоре была доказана идентичность репертуаров трех очень раз­ных абстрактных компьютеров, определенных Тьюрингом, Черчем и Постом. Таковыми же являются и репертуары всех абстрактных моделей математического вычисления, которые с тех пор предлагались. Это считается аргументом в поддержку гипотезы Черча-Тьюринга и универсальности универсальной машины Тьюринга. Однако, вычисли­тельная мощность абстрактных машин не имеет никакого отношения к тому, что вычислимо в реальности. Масштаб виртуальной реальнос­ти и ее расширенное применение для постижимости природы и других аспектов структуры реальности зависит от того, реализуемы ли необ­ходимые компьютеры физически. В частности, любой настоящий уни­версальный компьютер должен быть физически реализуем сам по себе. Это ведет к более определенному варианту принципа Тьюринга:

Принцип Тьюринга (для физических компьютеров, имитирую­щих друг друга)

Возможно построить универсальный компьютер: машину, которую можно запрограммировать для выполнения любого вычисления, которое может выполнить любой другой физический объект.

Следовательно, если бы универсальный компьютер управлял уни­версальным генератором изображений, то получившаяся в результате машина стала бы универсальным генератором виртуальной реальнос­ти. Другими словами, справедлив и следующий принцип:

Принцип Тьюринга (для генераторов виртуальной реальности, передающих друг друга)

Возможно построить генератор виртуальной реальности, реперту­ар которого включает репертуар каждого другого физически возможного генератора виртуальной реальности.

Далее, любую среду можно передать с помощью генератора вирту­альной реальности некоторого рода (например, всегда можно рассмат­ривать копию этой самой среды как генератор виртуальной реальности с очень маленьким репертуаром). Таким образом, из этого варианта принципа Тьюринга также следует, что любую физически возможную среду можно передать с помощью универсального генератора вирту­альной реальности. Следовательно, чтобы выразить стабильную самоподобность, которая существует в структуре реальности, охватываю­щей не только вычисления, но и все физические процессы, принцип Тьюринга можно сформулировать во всеобъемлющей форме:

Принцип Тьюринга

Возможно построить генератор виртуальной реальности, реперту­ар которого включает каждую физически возможную среду.

Это наиболее жизнестойкая форма принципа Тьюринга. Она не только говорит нам, что различные части реальности могут походить друг на друга. Она говорит нам. что отдельный физический объект, который можно построить раз и навсегда (не считая обслуживания и при необходимости поставки дополнительной памяти), с неограничен­ной точностью может выполнять задачу описания или имитирования любой другой части мультиверса. Набор всех вариантов поведения и реакций одного этого объекта в точности отображает все варианты по­ведения и реакции всех остальных физически возможных объектов и процессов.

Это просто род самоподобности, которая необходима, если мои на­дежды на то, что структура реальности должна быть действительно единой и понятной, оправданны. Если законы физики и их примени­мость к любому физическому объекту или процессу должны быть по­няты, должна существовать возможность их воплощения в другом фи­зическом объекте — объекте, который будет их знать. Также необходи­мо, чтобы процессы, способные создать такое знание, были физически возможны. Такие процессы называются наукой. Наука зависит от экс­периментальных проверок: физической передачи предсказаний закона и ее сравнения с реальностью (ее передачей). Она также зависит от объяснений, и для того, чтобы суметь передать их в виртуальной ре­альности, необходимы сами абстрактные законы, а не просто их предсказательное содержание. Это серьезный запрос, но реальность удов­летворяет его. То есть законы физики удовлетворяют его. Законы фи­зики, согласуясь с принципом Тьюринга, дают тем же самым законам физическую возможность стать физическими объектами. Таким обра­зом, можно сказать, что законы физики ручаются за свою собственную постижимость.

Поскольку построить универсальный генератор виртуальной ре­альности физически возможно, в некоторых вселенных он действитель­но должен быть построен. Здесь я должен сделать предостережение. Как я объяснил в главе 3, мы можем нормально определить физически возможный процесс как процесс, который действительно происходит где-то в мультиверсе. Но, строго говоря, универсальный генератор вир­туальной реальности — это граничный случай, требующий для своего функционирования сколь угодно больших ресурсов. Поэтому, говоря «физически возможный», мы в действительности подразумеваем, что в мультиверсе существуют генераторы виртуальной реальности, репертуары которых сколь угодно близки к набору всех физически воз­можных сред. Подобным образом, поскольку законы физики можно пе­редать, где-то их передают. Таким образом, из принципа Тьюринга (более определенной его формы, которую я доказал) следует, что за­коны физики не просто ручаются за свою собственную постижимость в каком-то абстрактном смысле — постижимость абстрактными уче­ными, как это было. Их следствием является физическое существование где-то в мультиверсе категорий, которые понимают их сколь угодно хо­рошо. К этому следствию я вернусь в следующих главах.

Сейчас я возвращаюсь к вопросу, который задал в предыдущей гла­ве, а именно: правда ли то, что если бы наша передача в виртуальной реальности, основанная на неправильных законах физики, была един­ственным источником получения знаний, нам следовало бы ожидать изучения неправильных законов. Первое, что мне хотелось бы выде­лить, — это то, что виртуальная реальность, основанная на неправиль­ных законах, и есть наш единственный источник получения знаний! Как я уже сказал, все наши внешние ощущения связаны с виртуаль­ной реальностью, созданной нашим мозгом. А поскольку наши концеп­ции и теории (будь они врожденные или приобретенные) никогда не совершенны, все наши передачи на самом деле неточны. То есть, они дают нам ощущение среды, которая значительно отличается от среды, в которой мы действительно находимся. Миражи и другие оптические иллюзии — тому примеры. Далее, мы ощущаем, что Земля под наши­ми ногами находится в состоянии покоя, несмотря на то, что в дейст­вительности она совершает быстрое и сложное движение. Кроме того, мы ощущаем отдельную вселенную и отдельный пример нашего созна­тельного «я», тогда как в реальности этого много. Но эти неточные и вводящие в заблуждение ощущения не доказывают ложность научного рассуждения. Напротив, такие недостатки являются отправной точкой.

Нам приходится решать задачи о физической реальности. Если ока­жется, что все это время мы просто изучали программирование кос­мического планетария, то это будет просто означать, что мы изучали меньшую часть реальности, чем нам казалось. Ну и что? Такое проис­ходило много раз в истории науки, когда наши горизонты расширялись за пределы Земли, включая солнечную систему, нашу галактику, дру­гие галактики, скопления галактик и т.д. и, конечно, параллельные все­ленные. Еще одно подобное расширение может произойти завтра; оно действительно может произойти в соответствии с одной из бесконеч­ного множества возможных теорий, а может и не произойти никогда. Логически мы должны согласиться с солипсизмом и родственными ему доктринами в том, что изучаемая нами реальность может быть не­представительной частью большей, недостижимой или непостижимой структуры. Но мое общее опровержение таких доктрин показывает, что нерационально основываться на возможности. Следуя Оккаму, мы при­мем эти теории тогда и только тогда, когда они обеспечат объяснения лучшие, чем объяснения их более простых конкурентов.

Однако, существует вопрос, который мы все еще можем задать. До­пустим, кого-либо заключили в небольшую, непредставительную часть нашей реальности, например, в универсальный генератор виртуальной реальности, запрограммированный по неправильным законам физики. Что могли бы узнать эти пленники о нашей внешней реальности? На первый взгляд, кажется невозможным, что они могли бы открыть хоть что-нибудь. Может показаться, что самое большее, что они могли бы открыть, — это законы управления, т.е. компьютерную программу, управляющую их заключением.

Но это не так! Мы снова должны принять во внимание, что если эти пленники — ученые, то они будут искать как предсказания, так и объяснения. Другими словами, они не будут удовлетворены простым знанием программы, управляющей местом их заключения: они захотят объяснить происхождение и свойства различных объектов (включая и самих себя), наблюдаемых ими в той реальности, в которой они жи­вут. Но в большинстве сред виртуальной реальности таких объяснений не существует, поскольку переданные объекты возникают не там, они создаются во внешней реальности. Предположим, что вы играете в вир­туальную видео игру. Для упрощения допустим, что, по сути, это игра в шахматы (возможно, это игра от первого лица, в которой вы играете роль короля). Вы воспользуетесь нормальными методами науки, чтобы открыть «физические законы» этой среды и следствия, вытекающие из них. Вы узнаете, что шах, мат и пат - «физически» возможные явле­ния (т.е. возможные при вашем лучшем понимании действия среды), но положение с девятью белыми пешками «физически» невозможно. Как только вы поймете законы достаточно хорошо, вы заметите, что шах­матная доска — слишком простой объект, чтобы, например, думать, и, следовательно, ваши собственные мыслительные процессы не могут находиться под управлением только законов шахмат. Подобным обра­зом, вы могли бы сказать, что за время любого количества шахматных партий фигуры никогда не создадут самовоспроизводящиеся конфигу­рации. И если уж жизнь не может развиться на шахматной доске, то что говорить о развитии там разума. Следовательно, вы могли бы также сделать вывод, что ваши собственные мыслительные процессы не могли возникнуть во вселенной, в которой вы себя обнаружили. Таким обра­зом, даже если бы вы прожили всю свою жизнь в переданной среде и не имели бы своих собственных воспоминаний о внешнем мире, на кото­рых можно было бы основать объяснения, ваше знание не ограничилось бы этой средой. Вы бы знали, что несмотря на то, что вселенная вроде бы имеет определенный вид и подчиняется определенным законам, вне ее должна существовать более обширная вселенная, которая подчиняет­ся другим законам физики. И вы могли бы даже догадаться о некоторых отличиях этих более обширных законов от законов шахматной доски.

Артур К. Кларк однажды заметил, что «любую достаточно перспек­тивную технологию невозможно отличить от волшебства». Это правда, но вводит в некоторое заблуждение. Такое заявление делается с точ­ки зрения донаучного мыслителя и являет собой ошибочный обходной путь. В действительности, для любого, кто понимает, что такое вир­туальная реальность, даже настоящее волшебство будет неотличимо от технологии, поскольку в постижимой реальности нет места волшебст­ву. Все, что кажется непостижимым, наука рассматривает просто как свидетельство того, что есть что-то, что мы еще не поняли, будь это магический трюк, перспективная технология или новый закон физики.

Рассуждение, исходящее из условия своего собственного сущест­вования, называется «антропным». Хотя оно некоторым образом при­менимо в космологии, обычно его необходимо дополнять самостоятель­ными допущениями о природе «себя», чтобы получить определенные выводы. Однако антропное рассуждение — не единственный способ, с помощью которого обитатели нашего гипотетического виртуального места заключения могли бы получить знание о внешнем мире. Любое из развившихся объяснений их небольшого мира могло бы моментально достигнуть внешней реальности. Например, сами правила шахмат, со­держащие то, что может осознать внимательный игрок, — это «ископа­емое свидетельство» того, что эти правила эволюционировали: сущест­вуют «незаурядные» ходы, например, рокировка и взятие на проходе, которые увеличивают сложность правил, но и совершенствуют игру. Объясняя эту сложность, справедливо сделать вывод, что правила шах­мат не всегда были такими, как сейчас.

В попперианской схеме всего объяснения всегда ведут к новым за­дачам, которые, в свою очередь, требуют новых объяснений. Если через некоторое время пленники не смогут усовершенствовать существую­щие у них объяснения, они, конечно, могут сдаться, возможно, оши­бочно заключив, что объяснения вообще недоступны. Но если они не сдадутся, то они будут размышлять над теми аспектами окружающей их среды, которые, как им кажется, не имеют адекватного объясне­ния. Таким образом, если бы тюремщики высоких технологий хотели быть уверенными, что переданная ими среда, вечно будет заставлять их пленников думать, что внешнего мира не существует, они просто загрузили бы их работой по горло. Чем более долгую иллюзию они хотели создать, тем более изощренной должна была быть программа. Недостаточно просто оградить пленников от наблюдения внешнего ми­ра. Переданная среда должна быть такой, чтобы никакие объяснения того, что находится внутри, никогда не потребовали бы от пленника формулировки того, что находится снаружи. Другими словами, эта сре­да должна быть самосодержащей во всем, что касается объяснений. Но Я сомневаюсь, что хоть какая-то часть реальности, не говоря уже о всей реальности, обладает таким свойством.

Терминология.

Универсальный генератор виртуальной реальности — это генератор, репертуар которого содержит каждую физически возмож­ную среду.

Среды Кантгоуту — логически возможные среды, которые не сможет передать ни один физически возможный генератор виртуаль­ной реальности.

Диагональное доказательство - вид доказательства, при кото­ром представляют список категорий, а затем используют этот список для создания родственной категории, которой не может быть в этом списке.

Машина Тьюринга — одна из первых абстрактных моделей вы­числения.

Универсальная машина Тьюринга — машина Тьюринга с ре­пертуаром, содержащим репертуары всех машин Тьюринга.

Принцип Тьюринга (в самой жизнестойкой форме) — построить Универсальный генератор виртуальной реальности физически возможно. При сделанных мной допущениях это означает, что не существует верхней границы универсальности генераторов виртуальной реальнос­ти, которые действительно будут построены где-то в мультиверсе.

Резюме.

Диагональное доказательство показывает, что подавляющее боль­шинство логически возможных сред невозможно передать в виртуаль­ной реальности. Я назвал такие среды средами Кантгоуту. Тем не ме­нее, в физической реальности существует постижимая самоподобность. выраженная в принципе Тьюринга: можно построить генератор вирту­альной реальности, репертуар которого включает каждую физически возможную среду. Таким образом, отдельный физический объект, кото­рый можно построить, способен имитировать все варианты поведения и реакции любого другого физически возможного объекта или процес­са. Именно это делает реальность постижимой.

Это также делает возможной эволюцию живых организмов. Одна­ко прежде чем обсуждать теорию эволюции, четвертую основную нить объяснения структуры реальности, я должен сделать краткое отступ­ление в эпистемологию.