Как говорил Альберт Эйнштейн, «наиболее необъяснимое во Вселенной – это то, что она объяснима». Но что делает Вселенную познаваемой? Почему работает научный метод? Как вообще прямоходящие кожаные мешки с обезьяньим мозгом могут что-либо узнать о физической реальности, если они всю жизнь проводят в виртуальной реальности своего сознания? Ведь всё, что нам известно о мире – продукты нашего разума. Не означает ли это, что мы никогда не сможем узнать, какова реальность на самом деле? Что мы вообще знаем, если Вселенная на 95% состоит из неведомых тёмных субстанций? Откуда мы знаем, что законы физики универсальны и постижимы человеческим разумом? Где гарантия, что законы физики изотропны в пространстве и однородны во времени? Может, они варьируются от места к месту, изменялись в прошлом или изменятся в будущем? Существует ли вычислительно более мощный компьютер, чем машина Тьюринга? Вычислима ли каждая физическая система? Является ли сама Вселенная вычислительной машиной? Каковы фундаментальные физические и логические ограничения на то, что может быть вычислено и постигнуто? Есть ли вычислительный барьер, который невозможно преодолеть, независимо от того, насколько далеко и какими способами развиваются компьютеры? Или новые типы оборудования, основанные на квантовых, релятивистских или квантово-гравитационных явлениях, могут привести к принципиально новым вычислительным парадигмам и сделать невычислимое вычислимым? В этой статье мы погрузимся в глубины теоретической информатики, чтобы выяснить, каковы фундаментальные пределы вычислимости и возможны ли в нашей Вселенной гиперкомпьютеры.

В данной статье речь пойдёт не о современных VR-гарнитурах, игровых мирах и метавселенных, а о чём-то более фундаментальном. Как положено философу, я абстрагирую идею виртуальной реальности от её технического воплощения, чтобы рассмотреть её в максимально обобщённом виде, разобраться, что представляет собой настоящий генератор виртуальной реальности, каковы его физические и логические пределы и насколько мы приблизились к его созданию. Также я опишу, как будет проходить поэтапная интеграция искусственного и естественного интеллекта через нейроинтерфейс. Но для начала нам всё же потребуется краткий обзор истории развития VR-технологий, которые на мой взгляд всё ещё находятся в каменном веке. Вы спросите: да как может судить о виртуальной реальности безнадёжно отставший от жизни динозавр, который не то что VR-очки никогда не примерял, но даже ни разу не смотрел кино в 3D, и не знает ничего лучше старых добрых компьютерных игр нулевых годов, в которые не играл уже лет 10? Да, признаю, что я весьма далёк от современной VR-индустрии и её продуктов, но у меня есть генератор виртуальной реальности получше – биологический мозг.

Модальный реализм – на первый взгляд безумная идея о том, что все логически возможные миры так же реальны, как и мир действительный. Дэвид Льюис называл модальный реализм раем для философов: достаточно поверить в логическое пространство, в котором есть всё возможное, и многие философские проблемы решаются сами собой. Но так ли гладко обстоят дела в непротиворечивых мирах, как преподносят сторонники модального реализма? Правда ли, что миры из научной фантастики, фэнтези, любые литературные сюжеты, да и вообще всё, что мы в принципе можем себе вообразить, действительно где-то существует? Как модальный реализм соотносится с многомировой интерпретацией квантовой механики – это взаимодополняющие или взаимоисключающие концепции? И почему, по мнению Дэвида Льюиса, интерпретация Эверетта имеет настолько ужасные следствия, что её сторонники должны жалеть несчастного кота Шрёдингера и молиться, чтобы их гипотеза оказалась ошибочной?

Многие интеллектуалы склонны называть математику «царицей наук» и преподносить её теоремы как абсолютную истину, полученную чисто логическим дедуктивным выводом безотносительно физической реальности, не опираясь на эмпирические данные. Якобы математические объекты существуют вне пространства-времени, в разуме Бога или в платоновском мире идей, а мы лишь открываем вечные истины: числа и арифметические операции, геометрические фигуры, аксиомы и теоремы, а также правила вывода и доказательства истинности или ложности любых математических утверждений. Говорят, наше сознание имеет прямой доступ к этому миру математических абстракций посредством интуиции – не иначе, как божественного откровения или снисхождения самой истины, открывающейся только тем, кто её достоин.

Но в данной статье я собираюсь обосновать прямо противоположную и достаточно крамольную идею, что всё наше математическое знание производно от физического знания, а не наоборот. Знание не имеет гарантий, его невозможно получить одной логикой или интуицией. Знание экспериментально, подвержено ошибкам и не является абсолютной истиной, так как мы изучаем математику на опыте, взаимодействуя с физическими объектами. Поэтому математика ничем не лучше и не «точнее» естественных наук. За такую ересь инквизиторы уже могут приговорить меня к сожжению на костре, но пока этого не произошло, позвольте объяснить и обосновать свою позицию.

Тонкая настройка Вселенной – последний оплот сторонников разумного замысла в сражении с атеистами, прибежище для тех, кто уже не в силах отрицать законы физики и дарвиновскую эволюцию, но всё ещё верит в сверхъестественную силу, которая заблаговременно позаботилась о нашем благополучии и предопределила наперёд всю космологическую эволюцию. Якобы невозможность существования разумной жизни во вселенных с другими значениями фундаментальных констант – самое явное доказательство, что мир был сотворён Богом, настроившим физические параметры так, чтобы мы могли появиться и жить в разумно устроенном мире. Научной альтернативой этому объяснению считается инфляционная мультивселенная, в которой существуют все возможные миры со всеми значениями констант. Большинство этих миров необитаемы, а наша вселенная пригодна для жизни просто потому, что в других вселенных некому задавать вопросы о тонкой настройке. В данной статье мы попробуем кратко разобрать столь обширную тему с точки зрения современной космологии и понять, какая теория ближе всех подошла к решению этой проблемы. В процессе мы выясним, поставила ли наука точку в вопросе о наличии или отсутствии в эволюции Вселенной разумного замысла, а также узнаем, есть ли сегодня хоть какое-то основание для антропоцентризма и веры в Творца.

Существует эзотерическое поверье об информационном поле Вселенной, также известном как хроники Акаши – универсальной эфирной библиотеке, где записана вся информация о прошлом, настоящем и будущем, включая судьбу каждого из нас. В этой базе данных хранятся все знания мира – оттуда пророки черпали религиозные откровения, писатели и поэты – литературные шедевры, художники и музыканты – произведения искусства, учёные – научные открытия, а инженеры – технические изобретения. Но вся эта мудрость веков доступна только избранным – тем, кто умеет «настроиться» на нужную частоту и «срезонировать» с полем. Есть даже платные курсы, на которые приглашают всех, кто хочет научиться специальным образом медитировать и подключаться к этому космическому интернету.

Можно сразу отбросить никчёмную аналогию с вибрирующими полями как разновидность псевдонаучной фантастики, но идея универсального архива всех возможных текстов, наглядно представленная Хорхе Луисом Борхесом в рассказе «Вавилонская библиотека», подозрительно напоминает гипотезу цифровой мультивселенной – Конечного ансамбля всех математически возможных миров. А если углубиться в метафизику, мы непременно придём к платоновскому миру идей, в котором все вечные истины и прообразы вещей существуют независимо от нашего желания и веры. Чем тогда ясновидящие хуже математиков, которые верят, что доказательства теорем приходят им свыше? Чем античный миф о мойрах, плетущих нити судьбы, уступает релятивистской теории блок-вселенной, где вся ваша жизнь записана в виде пучка мировых линий? А гипотеза математической Вселенной Макса Тегмарка – разве это не предельный платонизм? Так может, вообще не существует ничего, кроме мира идей, а наша материальная действительность – всего лишь иллюзия? Или нам следует лучше разобраться с тем, как работают поисковые алгоритмы Вавилонской библиотеки?

Вспомните свои самые заветные мечты и самые безумные фантазии. Если вам кажется, что они неосуществимы, не нужно отчаиваться. В нашем мире возможно всё, что не противоречит законам физики. Более того, если предположить, что Вселенная бесконечна в пространстве или во времени, то эти фантазии уже где-то или когда-то осуществились, причём бесконечное число раз. Конечно, слабо утешает, что богатым и счастливым стали не вы, а ваш двойник, проживающий от вас на расстоянии порядка 10^10^28 м. Всё-таки непривычно осознавать, что в бесконечной Вселенной существует бесконечное число ваших копий. Но даже если ограничиться наблюдаемой Вселенной с её космологическим горизонтом, в её пределах тоже может произойти много интересного. Любой мыслимый материальный объект и любой жизненный сценарий обязательно реализуется, если подождать достаточно долго. Вопрос лишь в том, насколько долго. В любом случае за время, равное 10^10^120 лет, Вселенная успеет побывать во всех своих возможных состояниях и перебрать все возможные комбинации элементарных частиц. Какая-то из них и будет воплощением вашей мечты.

Приглашаю вас на экскурсию по всем четырём уровням мультивселенной Макса Тегмарка!

Происхождение всего сущего – один из тех детских вопросов, на которые человечество искало ответы тысячелетиями, выдумывая всевозможные мифы о сотворении мира, развивая философские концепции и разрабатывая научные теории. Древнейшие и наиболее универсальные мифологические нарративы повествуют о мировом океане, символизирующем первозданный хаос. В этот океан ныряет утка и достаёт со дна песок, или из плавающего в океане мирового яйца вылупляется некое божество, или божества создают мир путём пахтания горой мирового океана, или они приносят в жертву великана-первочеловека, или божества были вылизаны из солёных камней языком коровы, появившейся из растаявшего инея, и т.д. Когда-то эти сказки всех устраивали, но с началом научной революции учёные стали находить более разумные объяснения. И вот, после четырёх столетий проб и ошибок, у нас наконец есть космологическая модель, которая даёт исчерпывающее объяснение того, как возникла и эволюционировала Вселенная.

Что же мы видим? Теорию Большого взрыва понимают и признают единицы – остальные в лучшем случае сомневаются, а в худшем – активно её отрицают, изобретая новые мифы, выискивая тайные смыслы в старых и повторяя одни и те же глупые вопросы. А был ли Большой взрыв? Что было до Большого взрыва? Как всё могло образоваться из ничего? Неужели Вселенная – бесплатный обед? Или у неё обязательно должен быть Творец? Почему Вселенная расширяется, а мы – нет? Где записан генетический код Вселенной? Что происходило в первые секунды жизни Вселенной? Большой взрыв уже закончился или продолжается до сих пор? И кому ещё, как не Универсальному объяснителю, придётся терпеливо давать на них ответы в этой статье, опровергая популярные заблуждения? Ну, раз больше некому – поехали!

В 2020 г. во многих средствах массовой информации писали об очередной «теории всего» – гипотезе рекурсивно самовычисляющей Вселенной. Её автор – известный бизнесмен и программист Стивен Вольфрам, который разработал базу знаний Wolfram Alpha и ПО Mathematica. Особенно большой ажиотаж вызвала статья «Кажется, мы близки к пониманию фундаментальной теории физики, и она прекрасна», переведенная для Хабра уважаемым @SergioShpadi 448-страничный технический документ, загруженный на arxiv.org, называется скромнее: «Класс моделей, потенциально представляющих фундаментальную физику». Он переполнен странными графическими изображениями, но не содержит ни одной математической формулы. Что это вообще такое – наука нового типа или причудливое увлечение миллиардера? Это теория одной или множества вселенных? Как она соотносится с теорией Эверетта и другими интерпретациями квантовой механики? Светит ли ей признание официальной наукой, или она войдёт в историю как образец псевдонаучной (гипер)графомании? Может ли наш мир оказаться подобием Майнкрафта, японского сканворда или головоломки «соедини точки по цифрам»»?

Стивен Вольфрам уже много лет жалуется, что физики его игнорируют и не хотят писать отзывы на его работы. Неужели это признак глобального заговора учёных, не желающих менять старую парадигму мышления? Я не физик и не математик, чтобы делать выводы о корректности всех моделей, но и теория у Вольфрама не такая сложная, чтобы не разобраться в ней без специального образования. На мой взгляд, Вольфрам заслуживает более пристального внимания, ведь его модель весьма показательна как пример того, как далеко можно зайти в поисках дискретной и детерминированной основы физической реальности. Поэтому представляю вам свой философский обзор и объяснение теории рекурсивно самовычисляющей Вселенной на естественном языке.

Насколько вы уверены в истинности своих ощущений, мыслей и воспоминаний? А на чём эта уверенность основана? Как вы докажете, что окружающий мир реально существует, а не является вашей галлюцинацией? Ведь любые утверждения об этом мире на самом деле являются утверждениями о состоянии вашего мозга. Возможно, всё ваше прошлое – это ложные воспоминания, которые появились вместе с вами пять минут назад. Апеллировать к здравому смыслу, субъективному опыту и научному консенсусу бесполезно, они тоже могут оказаться иллюзией. К тому же физические теории скорее подтверждают, чем опровергают такой сценарий. Или мы просто чего-то недопонимаем?

Должен заранее предупредить: если вы до сих пор ничего не слышали о больцмановских мозгах и бесконечных обезьянах, после прочтения данной статьи ваш мир уже не будет прежним – есть риск, что он вместе с вами растворится в вакууме, ну или как минимум заработаете экзистенциальный кризис. А если вы знаете, о чём пойдёт речь, и даже сами не раз задумывались над этими парадоксами, не спешите откладывать чтение – здесь я предлагаю решение проблемы, с которой учёные не могут справиться уже больше ста лет. Добро пожаловать в мир статистической механики – мир больших чисел и чудесных случайностей.

Переходим от философской составляющей гипотезы «всё из кубита» к её математической основе – цифрам и формулам, определяющим вычислительную природу реальности. Если Вселенная – квантовый компьютер, что является её «железом», какие физические процессы можно считать логическими операциями и по каким алгоритмам она обрабатывает информацию? Не являются ли эти квантовые алгоритмы «мыслями» Вселенной, процесс вычисления – решением некоего уравнения, а жизнь и разум – единственным правильным ответом? Есть ли закономерность в сходстве космической паутины сверхскоплений галактик и нейронной сети человеческого мозга? Может ли Вселенная оказаться чьим-то мозгом и обладать сознанием? Достаточно ли у Вселенной вычислительных ресурсов, чтобы создать полную симуляцию самой себя?

На все поставленные вопросы я отвечу в данной статье, опираясь на расчёты одного из основоположников теории «всё из кубита» Сета Ллойда. Также мы разберёмся с тремя физическими пределами, ограничивающими скорость вычислений и объём памяти компьютеров – пределом Бремерманна, пределом Бекенштейна и пределом Ландауэра. Заодно посмотрим, как будут выглядеть работающие на этих пределах устройства – предельный ноутбук и сингулярный компьютер.

В этой статье я сравниваю две физические парадигмы, объединённые под общим названием «панкомпьютерализм». Их сторонники сходятся во мнении, что Вселенная представляет собой гигантский компьютер, вычисляющий на микроскопическом уровне все сложные макроскопические структуры, включая жизнь и разум. Однако каким является этот компьютер – классическим или квантовым – остаётся предметом споров. Что фундаментальнее – биты или кубиты? Можно ли вывести законы физики из простейших операций математической логики? Или наоборот, набор доказуемых математических утверждений и вычислимых функций определяется физикой мира, где реализован универсальный компьютер? Являются ли все физические объекты и процессы проявлениями абстрактных математических сущностей? Преобразования физических величин непрерывны и недетерминированы, или они дискретны, вычислимы и могут быть оцифрованы? Если вас давно мучают эти вопросы, пришло время получить на них ответы от Универсального объяснителя.

В наши дни вряд ли найдется человек, который не созерцал залипательные изображения, гифки или видео с фракталами. Они завораживают своей красотой, гармоничными пропорциями и масштабной инвариантностью – сохранением узнаваемой формы при отдалении и приближении. В эзотерической литературе довольно часто можно встретить утверждение, что всё в природе имеет фрактальную структуру, а значит, за этим стоит универсальный принцип всеединства и великого фрактального подобия. Или же существует некий глубинный уровень реальности, а то, что мы видим – лишь отражение мира идей, фрактальная голограмма. Тут же обязательно вспоминают золотое сечение, герметическую формулу «как вверху, так и внизу», мысли античных философов о подобии микрокосма и макрокосма, сходство нейронных связей мозга с паутиной галактических скоплений и т.д. И каждый, кто не поленится сравнить компьютерные модели фракталов с реальными контурами береговых линий или кронами деревьев, невольно начинает верить в сакральную геометрию, высшую гармонию природы и бесконечное самоподобие космоса. Мы же подойдём к вопросу более трезво и выясним, что из этого является правдой, а что – мифами.

Дэвид Бом – довольно противоречивая фигура в истории физики. С одной стороны, он написал неплохой учебник по квантовой теории и открыл эффект Ааронова-Бома. С другой стороны, он является автором теории волны-пилота де Бройля-Бома, которую одинаково ненавидят сторонники копенгагенской и многомировой интерпретаций квантовой механики. Ну а широкой общественности Дэвид Бом более известен своими философскими беседами с индийским гуру Кришнамурти и совместной работой с нейрофизиологом Карлом Прибрамом над голографической теорией сознания. Бомовская концепция импликативного порядка или «голодвижения», популяризованная Майклом Талботом в книге «Голографическая Вселенная», послужила идеологической основой для холодинамики Вульфа, холотропного дыхания Грофа, холистической философии Уилбера и Ласло и других эзотерических учений.

Теория голографической вселенной Бома отличается от других лженаук своей изощрённостью и устойчивостью к критике. Она оперирует красивыми многозначными фразами вроде: «всё есть поток», «материальная вселенная – голограмма, иллюзия, проекция истинной реальности», «целое состоит из частей, но каждая часть повторяет целое», «нелокальная связь всего со всем» и т.д. Чтобы убедиться в ошибочности этих идей, нам придётся сравнить теорию волны-пилота с многомировой интерпретацией Эверетта, убрать из квантовой механики нелокальность и объяснить смысл современной гипотезы под названием «голографический принцип», не оставляющей от концепции Бома камня на камне. Будет непросто, но умственные усилия – невысокая плата за освобождение от веры в нелокальную магию.

Леонард Сасскинд - профессор физики в Стэнфордском университете, один из авторов теории струн, голографического принципа, гипотезы ER=EPR и космологической интерпретации КМ. Я решил сделать перевод статьи «Копенгаген против Эверетта, телепортация и ER=EPR», написанной по материалам лекции, которая была прочитана Сасскиндом в Институте перспективных исследований в марте 2016 г. Публикация достаточно старая, поэтому в конце я дополнил перевод новыми данными из более свежих работ. Из данной статьи вы узнаете, какие бывают типы квантовой запутанности, что такое GHZ-брана, как связана дополнительность копенгагенской и многомировой интерпретаций с комплементарностью чёрных дыр и почему решение информационного парадокса чёрных дыр также является решением проблемы измерения в квантовой механике. Напоследок мы разберёмся с принципом локальной дружественности, который был нарушен в 2019 г. тестом Белла-Вигнера.

Вот и очередная статья о чёрных дырах подъехала! И не просто о чёрных дырах – об информационном парадоксе, который является вопиющим примером несовместимости квантовой механики с общей теорией относительности. Последние годы всё чаще стали выходить публикации, авторы которых прямо заявляют об окончательном решении проблемы. С другой стороны, звучат слова скептиков о том, что парадокс в принципе неразрешим, пока не получено экспериментальное подтверждение гипотезы Хокинга об испарении чёрных дыр. Мне понадобилось много времени, чтобы разобраться в теме, собрать из отдельных паззлов цельную картину и определиться, какое из предложенных решений парадокса наиболее убедительно. Объяснить это лаконично, простыми словами, на естественном языке и без единой формулы, сохранив всю информацию до последнего бита, практически невозможно. У меня не получилось уложиться в одну статью, так что самое интересное будет здесь, в продолжении.

Из данной статьи вы узнаете, окружены ли чёрные дыры файерволлом; как частицам удаётся соблюдать моногамию запутанности, находясь в двух местах одновременно; может ли холонавт выбраться из чёрной дыры, а внешний наблюдатель – узнать о её содержимом по излучению Хокинга; что общего между запутанными частицами и червоточинами и как испарение чёрных дыр связано с квантовыми вычислениями.

Парадокс уничтожения информации чёрными дырами — ключ к теории квантовой гравитации или надуманная проблема, заведомо не имеющая решения? Как чёрные дыры испаряются и достигают теплового равновесия со средой, ничего не выпуская из‑под горизонта событий? Существует ли предел информационной ёмкости пространства? Может ли наша Вселенная оказаться трёхмерной голографической проекцией некой двумерной поверхности? Если вы не занимаетесь теоретической физикой или философией, поиски ответов на эти вопросы покажутся вам бесполезной тратой вычислительных ресурсов мозга. Но если вы любите парадоксы и хотите понять, как устроен мир на самом фундаментальном уровне — добро пожаловать за горизонт событий, где вступают в противоречие две основополагающие теории современной физики — квантовая теория поля и общая теория относительности.

Физический вакуум – «нематериальная» сущность, вызывающая особый интерес как у физиков, так и у мистиков, да и у простых людей тоже. С одной стороны, до сих пор распространено донаучное понимание вакуума как пустоты – отсюда мифы о том, что Вселенная – это в основном пустое пространство, все вещи пусты, мы сами состоим из одной пустоты, и вообще материи не существует – всё как по канонам буддизма. С другой стороны, многим известно о том, что вакуум состоит из «виртуальных» частиц, и это порождает другие мифы: вакуум – не пустота, а бесконечное море энергии, которую можно бесплатно извлечь, или вакуум – вместилище потенциально возможного, он содержит в себе все вещи в непроявленном виде. Естественно, находятся изобретатели вечных двигателей на вакуумной энергии и техник материализации предметов из ничего, готовые поделиться своими разработками за установленную плату. В данной статье я не только развею подобные заблуждения, но и расскажу о научно обоснованных способах получения энергии вакуума. Также мы выясним, насколько реальны «виртуальные» частицы и при каких условиях они могут становится ещё более реальными.

Чёрная дыра… Ничто так не притягивает и не будоражит воображение, пока не погрузишься в глубины теоретической физики и не поймешь, что в реальности всё довольно скучно и прозаично. Знаю, тема буквально затёрта… до дыр, да и хайп вокруг неё поутих с тех пор, как появились первые фотографии, сделанные Телескопом горизонта событий. Но без краткого ликбеза по чёрным дырам будет трудно понять мои будущие статьи по квантовой гравитации и цифровой физике, ведь на горизонте событий пересекаются сферы применимости двух фундаментальных, но плохо совместимых физических теорий – квантовой теории поля (КТП) и общей теории относительности (ОТО). К тому же изучение чёрных дыр – это идеальное упражнение на понимание релятивистской физики Эйнштейна, в частности, принципа относительности одновременности и принципа эквивалентности инертной и гравитационной масс. Поэтому я решил систематизировать информацию о чёрных дырах и расставить все точки над «i». В данной статье мы рассмотрим чёрные дыры как астрофизические объекты. Квантовые аспекты чёрных дыр оставим на потом.

Что может быть общего между средневековой картиной мира, описанной Данте Алигьери в «Божественной комедии», и современной Стандартной космологической моделью? Казалось бы, геоцентрическая система Птолемея навсегда уступила место гелиоцентрической системе Коперника, и теперь каждый школьник знает, что Земля не находится в центре мироздания, а является одной из сотен миллиардов планет нашей галактики. Но пришёл Эйнштейн и сказал: всё относительно в зависимости от выбранной системы отсчёта. Внезапно оказалось, что космология «Божественной комедии» гораздо ближе к реальности, чем бесконечная стационарная вселенная с абсолютным временем ньютоновской физики. В данной статье я покажу, что структура Рая у Данте достаточно точно отражает структуру наблюдаемой вселенной в рамках релятивистской космологии. Заодно мы разберёмся, какую форму имеет наблюдаемая вселенная в четырёх измерениях, как представить её в трёх измерениях, где у неё центр и границы, каковы её размеры в пространстве-времени и почему ночное небо тёмное.