Интереснейший из возможных миров. Памяти Фримена Дайсона

Алексей Цвелик:

Наверное, самой главной отличительной чертой Дайсона как ученого была выдумка. Самое начало его научной карьеры было связано с работой над  картинками, изобретенными Ричардом Фейнманом, так называемыми фейнмановскими диаграммами. Фейнман придумал удобный способ описывать эффекты взаимодействия в динамике элементарных частиц, присвоив каждому сложному интегралу рисуночек. Двадцатипятилетний Дайсон довел фейнмановское изобретение до ума, оставив истории «уравнение Дайсона» и получив от Роберта Оппенгеймера пожизненное место в Институте перспективных исследований в Принстоне, где тот был в то время директором. Фейнмановские диаграммы сыграли и продолжают играть огромную роль в квантовой физике.

За Дайсоном числится немало других достижений, например, классификация квантовых хаотических систем. Совместно с Юджином Вигнером он установил, какие формы беспорядка возможны в квантовых системах и чем они друг от друга отличаются. Они так и называются — ансамбли Вигнера-Дайсона. Огромным достижением было доказательство в 1966 году теоремы о том, что устойчивость материи связана с принципом Паули. Тот факт, что твердые тела непроницаемы одно для другого, что человек, например, не может пройти сквозь стену, вызван тем, что электроны не занимают одного и того же квантового состояния (принцип Паули).  

Для тех, кто не занимается физикой профессионально, будут, наверное, более интересны другие его идеи, которые граничат с фантастическим.

Дайсон, например, всерьез задумывался о том, как будет вести себя продвинутая цивилизация. Тут он, в частности, вдохновлялся идеями Николая Федорова. Дайсон всерьез отнесся к идее последнего, что продвинутая цивилизация будет физически воскрешать своих мертвых и поэтому ей понадобится огромное жизненное пространство. Дайсону представлялось, что такая цивилизация соорудит из материала планет своей системы сферу, целиком окружающую свою звезду, дабы рационально использовать всю ее энергию и получить максимум жизненного пространства. Кажется, эта идея «сферы Дайсона» попала в Star Trеk; ею вдохновились астрономы, заинтересованные проблемой внеземных цивилизаций, ставшие искать в космосе мощные источники инфракрасного излучения. 

Поразительно, как Дайсону удавалось заинтересовать почти что сказочными проектами влиятельных людей. С 1957 по 1961 г. он был лидером проекта Орион. Проект состоял в разработке космического корабля колоссальных размеров, приводимого в движение энергией атомных взрывов. Предполагалось, что под толстым стальным днищем этого гиганта будут периодически взрываться атомные заряды, толкая его вперед. Проект был закрыт в связи с запретом ядерных испытаний в атмосфере. Дайсон живо интересовался проблемой смерти и бессмертия. Он, в частности, предположил, как группа бессмертных разумных существ может избежать тепловой смерти Вселенной, растянув субъективное время. Интересны идеи Дайсона об изменении климата. Он занимался и этой проблемой в 70-е годы, когда в Национальной лаборатории Ок-Ридж была собрана междисциплинарная группа ученых. Очень поучительно прочесть его интервью, где  он выступает как диссидент.  

Ушел человек широких взглядов, с огромным горизонтом интересов. Мир его праху…

Алексей Буров:

Фримену Дайсону (1923-2020) была дарована долгая жизнь, которую он превратил в одно из самых насыщенных и разнообразных интеллектуальных приключений. Думаю, что на небесах его возвращение было встречено редкими по силе аплодисментами.  

Дайсон родился в Англии. Его отец был композитором, впоследствии достигшим известности и возведенным в рыцарство, мать имела юридическое образование и служила социальным работником. Физикой и математикой Фримен увлекся очень рано: в возрасте четырех лет он пытался сосчитать число атомов на Солнце. Интерес к гигантским масштабам никогда не покидал его и далее. Вскоре после окончания Кембриджа Фримен уехал в Корнеллский университет (США), где подружился с Ричардом Фейнманом и многому от него научился. В возрасте 25 лет Дайсон доказал эквивалентность фейнмановской диаграммной формулировки квантовой электродинамики более традиционному операторному формализму Швингера и Томонаги, чем и поставил себя в ряд виднейших физиков эпохи. Помимо решения множества интересных математических и физических задач, Фримен Дайсон знаменит идеями на грани фантастики: сферой Дайсона, сберегающей тепло гаснущего солнца, деревом Дайсона внутри искусственной кометы, идеями космического расселения человечества, а также «еретическими», по его собственной характеристике, взглядами на эволюцию, глобальное потепление и ядерное разоружение. Своей второй профессией Дайсон сделал интеллектуальную эссеистику, став одним из известнейших авторов в этом жанре. Его эссе, нередко написанные в форме book review, книжной рецензии, неизменно отличали читательская зоркость, интеллектуальная увлекательность, виртуозное владение фактами, элегантность стиля, игра парадоксов и очаровательный английский юмор с его understatements, ироничными снижениями и недосказанностями.    

В одном из эссе Дайсон разделил всех мыслителей на два типа — птиц и лягушек — то есть на тех, кому интересны предельно глобальные вопросы, раскрывающиеся с высоты птичьего полета, и на тех, кто видит главную ценность в решении конкретных задач, с прохладой относясь к глобальным спекуляциям. Отметив на примере «птицы» Рене Декарта и «лягушки» Френсиса Бэкона важность тех и других, Дайсон отнес себя к бэконианцам, ценящим разнообразное богатство конкретики выше абстрактных схем. Можно, конечно, принять это признание за чистую монету, но можно и посомневаться: разве сама способность ввести такое различение, ясно видеть, кто есть кто на вершинах мысли, не требует суперптичьего взгляда? И действительно, Дайсон не только не чурался самых больших вопросов, но и оставил по ним весьма глубокие оригинальные соображения.  

Пожалуй, самым глобальным его суждением был Diversity Principle, принцип разнообразия, ответ на вопрос о природе Вселенной, ее весьма особенных законов и начальных условий: 

I do not claim any ability to read God's mind. I am sure of only one thing. When we look at the glory of stars and galaxies in the sky and the glory of forests and flowers in the living world around us, it is evident that God loves diversity. Perhaps the universe is constructed according to a principle of maximum diversity. The principle of maximum diversity says that the laws of nature, and the initial conditions at the beginning of time, are such as to make the universe as interesting as possible. As a result, life is possible but not too easy. Maximum diversity often leads to maximum stress. In the end we survive, but only by the skin of our teeth. This is the confession of faith of a scientific heretic.

«Я не утверждаю за собой никакой способности читать мысли Бога. В одном я все же уверен. Когда мы смотрим на великолепие звезд и галактик в небе и великолепие лесов и цветов в живом мире вокруг нас, совершенно очевидно, что Бог любит разнообразие. Возможно, Вселенная построена по принципу максимального разнообразия. Принцип максимального разнообразия гласит, что законы природы и начальные условия на старте времен таковы, чтобы сделать Вселенную настолько интересной, насколько возможно. Как результат, жизнь возможна, но не слишком легка. Максимальное разнообразие часто влечет максимальный стресс. В конце концов мы выживаем, но лишь на пределе того. Таково исповедание веры научного еретика».

Это кредо было выставлено впервые в книге Infinite in All Directions, изданной в 1988 году на основе Гиффордовских лекций Дайсона, прочитанных в Абердине, Шотландия, тремя годами ранее. В практически неизменном виде оно было высказано им в Темплтоновской речи при получении премии 2000 года; в этом последнем варианте оно здесь и приведено. В книге эта мысль постоянно присутствует, являясь ее осью, что подчеркнуто самим автором в кратком предисловии: 

As a working hypothesis to explain the riddle of our existence, I propose that our universe is the most interesting of all possible universes, and our fate as human beings is to make it so.   

«В качестве рабочей гипотезы к объяснению загадки нашего существования я предлагаю, что наша Вселенная является наиболее интересной из всех возможных вселенных и что наша судьба как человеческих существ — делать ее именно таковой».

Самой формой высказывания о «всех возможных вселенных» Дайсон перекликается с Лейбницем, выставившем три века назад тезис о лучшем из всех возможных миров. Тезис Лейбница вызвал сарказм Вольтера. «Если этот мир — лучший, то каков же худший?» — спрашивал Вольтер, глядя на ужас разрушенного землетрясением Лиссабона. Хотя Лейбниц и пришел к выводу о лучшем из возможных миров из безукоризненных теологических соображений, вызов здравому смыслу, подчеркнутый Вольтером, был столь силен, что мало кто отваживался тезис Лейбница защищать. Основная позиция христианских церквей состояла и по-прежнему состоит в том, что мир был сотворен совершенным, «хорошим весьма», но грехопадение привело к искажению не только человека, но и природы. Последнее объясняет природные катастрофы и подобные вещи — правда, ценой еще большего вызова пониманию. Дайсон же предлагает иное. Фактически он задает вопрос: в каком смысле наша Вселенная является лучшей из всех возможных?

Вопрос этот звучал и ранее. Иван Карамазов, например, следуя аргументам типа вольтеровских, заключал в разговоре с братом Алешей, что представления Бога о лучшем отличаются от представлений человеческих, как, к примеру, странная неевклидова геометрия отличается от школьной. На основе этого Иван и «возвращал Богу билет» в светлое райское будущее, ибо не по его «евклидовскому уму» оно, цена непомерна. Дайсон же, в отличие от Ивана, указывает на то, что может стоить даже и великих страданий: творческий рост человечества как участника проекта самой интересной из всех возможных вселенных. Творческий рост — дело очень необеспеченное и не менее чудесное, чем вытаскивание Мюнхгаузеном себя из болота за волосы. Вот сидеть в болоте, тонуть в нем, повсеместно наращивая энтропию — это как раз совершенно естественно. А возвышаться над собой, становиться умнее и благороднее, совершенствоваться индивидуально и социально — это наперекор законам и случайности, это чудо, и мы должны творить его сами. Да, Бог может помочь, но и сам Бог здесь ограничен той свободой, что нам даровал. Чем и как помочь, не нарушая нашей свободы? Да те же природные катастрофы и могут посодействовать выбраться из колеи, где люди безнадежно завязли. Землетрясение, например, может способствовать осознанию свободы и ответственности, пробуждению духа. Ну а кого и катастрофами не пронять, кто в ответ на катастрофы способен лишь наращивать свои обиды и злобу на небеса и людей — что ж, те закончат в бесплодии и бесславии свой земной путь. Отсюда и дайсоновский исторический «стресс», и выживание by the skin of our teeth, на пределе невозможного. Я бы сказал, что эта «рабочая гипотеза» Дайсона — сильнейший ответ Вольтеру и его сторонникам со стороны партии Лейбница. Да и ортодоксальная теология в определенном смысле этому не противоречит. С дайсоновской точки зрения, то, что нам видится как природное зло, на деле вызвано нашим собственным злом, дано нам как средство спасения.

По справедливости, сказанного было бы уже вполне достаточно для того, чтобы рассматривать Дайсона как одного из крупнейших философов современности, но его глобальная метафизика этим не ограничивается. Из принципа максимального разнообразия Фримен Дайсон делает еще один вывод, формулируя Антропный Принцип так, как никто до него:

The most familiar example of a meta-scientific explanation is the so-called Anthropic Principle. The Anthropic Principle says that laws of nature are explained if it can be established that they must be as they are in order to allow the existence of theoretical physicists to speculate about them. (Infinite in All Directions, 1988)

«Самым знаменитым примером метанаучного объяснения является т.н. Антропный принцип. Антропный принцип гласит, что законы природы объясняются, если положить, что они должны допускать существование физиков-теоретиков, их рассматривающих».

За два года до публикации этой книги Дайсона вышла ставшая энциклопедией по антропной тематике The Anthropic Cosmological Principle Джона Бэрроу и Франка Типлера. Дайсон ссылается на нее без особых комментариев. Полный смысл его ссылки, однако же, раскрывается лишь тем, кто прочтет книгу Бэрроу и Типлера настолько внимательно, что сумеет обнаружить, что ничего подобного дайсоновской формулировке Антропного принципа у Бэрроу и Типлера нет и близко! Их сильный и слабый антропные принципы базируются лишь на факте жизни во Вселенной, никак не принимая в расчет обстоятельство, подчеркнутое Дайсоном: познаваемость живыми мыслящими существами законов Вселенной. А ведь это важнейшее обстоятельство! Антропность, в смысле Бэрроу и Типлера, предполагает лишь открытость физических законов  возможности жизни. Сами законы могут быть при этом сколь угодно сложны, могут выражаться сколь угодно длинными формулами, или вообще никакими не выражаться. Антропный же принцип Дайсона есть принцип космической познаваемости, требующий от законов, помимо возможности жизни, достаточной простоты, математической элегантности и универсальности. Это очень важное требование, сразу исключающее случайность, как возможное объяснение. Так называемый Слабый антропный принцип Бэрроу и Типлера логически допускает мультиверс как свое возможное объяснение. А вот для Антропного принципа Дайсона подобные мультиверсные аргументы уже не работают. 

В том же 1988 году вышла в свет книга, получившая несравненно большую известность, чем цитируемая книга Дайсона, с той же по сути формулировкой Антропного принципа, что и у него; это Краткая История Времени Стивена Хокинга:

«Эйнштейн однажды спросил: “Насколько велик был выбор Бога при конструировании Вселенной?” Если гипотеза безграничности верна, у него не было никакой свободы выбора граничных условий. Разумеется, у него все же была бы свобода выбора законов Вселенной. Но и тут, однако, могло не быть особого выбора на самом деле; возможно, есть только одна или очень немного полных единых теорий, вроде теорий гетеротических струн, непротиворечивых и допускающих существование структур настолько сложных, что они, как и люди, способны исследовать законы Вселенной и спрашивать о природе Бога».

Поскольку ни один из выдающихся авторов не ссылался тут на другого, а спрашивать у них уже поздно, мы можем лишь заключить, что каждый из них пришел к этой идее достаточно независимо. Обсуждаемая формулировка Антропного принципа весьма существенно отличается от всех прочих его формулировок и потому заслуживает особого названия. В качестве такого можно предложить Принцип познаваемости или Антропный принцип Дайсона-Хокинга, Dyson-Hawking Discoverability Principle. Думаю, что утверждение такого термина было бы важным как по существу вопроса, так и ради благодарной памяти тем, кто совершил важный шаг в понимании Вселенной и нашего положения в ней.