Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир Страница 3

Конечно, не только поведение электронов управляется индивидуально подключенными пакетами программ. Структуро-образующие алгоритмы, благодаря которым существуют атомы и ядра, тоже работают в режиме параллельного доступа. И даже для каждого кванта света выделяется отдельный канал программы-навигатора, которая просчитывает «путь» этого кванта.

1.3. Некоторые принципы работы программного обеспечения физического мира.

Обеспеченность бытия физического мира программными средствами является приговором для многих моделей и понятий современной теоретической физики, поскольку функционирование программного обеспечения происходит по принципам, учёт которых ограничивает полёт теоретических фантазий.

Прежде всего, если бытие физического мира программно обеспечено, то это бытие – полностью алгоритмизовано. Любой физический объект является воплощением чёткого набора алгоритмов. Поэтому адекватная теоретическая модель этого объекта, конечно же, возможна. Но эта модель может быть основана лишь на верном знании соответствующего набора алгоритмов. Причём, адекватная модель должна быть свободна от внутренних противоречий, поскольку от них свободен соответствующий набор алгоритмов – иначе он был бы неработоспособен. Аналогично, адекватные модели различных физических объектов должны быть свободны от противоречий между собой.

Разумеется, пока мы не обладаем полным знанием всего набора алгоритмов, обеспечивающих бытие физического мира, противоречия в наших теоретических воззрениях на физический мир неизбежны. Но уменьшение числа этих противоречий свидетельствовало бы о нашем продвижении к истине. В современной же физике, наоборот, число вопиющих противоречий лишь возрастает со временем – а это значит, что здесь происходит продвижение совсем не к истине.

Каковы же основные принципы организации программного обеспечения бытия физического мира? Есть программы, которые представляет собой набор пронумерованных команд-операторов. Последовательность их выполнения детерминирована, начинаясь оператором «Начать работу» и заканчиваясь оператором «Закончить работу». Если такая программа, будучи запущенной, не влипнет в сбойную ситуацию вроде зацикливания, то она непременно доберётся до «конца» и успешно остановится. Как можно видеть, на программах только такого типа не построить программного обеспечения, которое способно бесперебойно функционировать неопределённо долго. Поэтому программное обеспечение физического мира, как можно допустить, построено по принципам обработчиков событий, т.е. по следующей логике: если соблюдены такие-то предусловия, то сделать вот что. А если соблюдены другие предусловия – сделать вон что. А если не соблюдены ни те, ни другие – ничего не делать, сохранять всё как есть! Отсюда вытекают два важных следствия.

Во-первых, из работы по предусловиям следует обобщённое правило инерции: пока нет предусмотренных стимулов для изменения физических состояний, никаких изменений состояний и не производится, т.е. состояния остаются прежними. Этот вывод, конечно, не понравится тем мыслителям, которые полагают, что физические объекты находятся в непрерывном взаимодействии. Увы – опыт свидетельствует о том, что на микроуровне взаимодействия не являются непрерывными, а изменения состояний происходят скачкообразно. Иллюзия непрерывности взаимодействий имеет место на макроуровне – где эта «непрерывность» проистекает из усреднения и сглаживания результатов множества элементарных актов взаимодействия, которые происходят по дискретной логике цифрового мира.

Во-вторых, из работы программ по предусловиям следует, что не бывает спонтанных физических явлений. «Спонтанным» называют явление, которое происходит самопроизвольно, без видимых причин. Но если мы не видим причины явления, то это ещё не значит, что причины нет. Обусловленность физических явлений работой программ как раз и подразумевает, что если эти программы не сбоят, то они не допускают ничего сверх того, что в них предусмотрено. А, значит, причина у любого физического явления непременно имеется. Спонтанность же – это физическое беззаконие. И не торчат ли здесь ослиные уши, поскольку это беззаконие, как выясняется, подчиняется некоторым закономерностям? Так, «спонтанное» излучение фотонов, как утверждает квантовая теория, происходит с определённой вероятностью, а частота «спонтанных» радиоактивных превращений ядер в образце уменьшается со временем по экспоненциальному закону… Вот так «самопроизвол» получается! Давайте же не будем детей смешить, давайте будем последовательны. Давайте признаем, что вещество не выдаёт никакой отсебятины, что оно лишь подчиняется программным директивам.

Такое подчинение, заметим, отнюдь не приводит к абсолютному детерминизму, т.е. к полной предопределённости череды физических событий при заданных начальных условиях – как это представлялось Лапласу. Лапласовский детерминизм был логическим следствием уравнений ньютоновской механики. Эти уравнения, действительно, детерминистичны, поскольку подразумевают абсолютную математическую точность своей работы: задай, для некоторого момента времени, начальные условия с абсолютной точностью – и получи, с помощью этих уравнений, абсолютно точные предсказания для любого последующего момента времени. Однако, реальный физический мир – это не математическая идеализация. Здесь нет непрерывно-абсолютной точности даже для пространственно-временных физических величин, потому что вещество устроено принципиально прерывно в пространстве и во времени. Квантовый пульсатор характеризуется дискретом в пространстве – ненулевым размером, а также дискретом во времени – периодом своих квантовых пульсаций. Поэтому пресловутые «начальные условия» не могут быть заданы с абсолютной точностью. Всегда будет некоторый пространственно-временной разброс, всегда будет соответствующая неопределённость – а, значит, о детерминизме здесь не может быть и речи. Поэтому в основу программного обеспечения физического мира не могут быть положены детерминистичные уравнения.

Добавим, что неадекватность этих уравнений реальным физическим законам обусловлена ещё одним обстоятельством. Детерминистичные уравнения хорошо работают, обеспечивая приемлемую точность предсказаний, лишь пока процессу, который они описывают, ничего не мешает. Например, уравнения ньютоновской механики весьма неплохо описывают движение планет. Но для описания движения молекул в газе эти уравнения мало пригодны: первое же столкновение молекулы с другой молекулой – и от непрерывно-предсказуемости её движения мало что остаётся. Программное обеспечение физического мира, основанное на детерминистичных уравнениях, оказалось бы неработоспособно: программы моментально захлебнулись бы исключительными ситуациями. Кстати, здесь мало помог бы и другой метод построения программ, соответствующий статистическому методу описания в физике. Статистический метод описывает поведение больших коллективов частиц в целом, игнорируя судьбы отдельных частиц этого коллектива. А ведь каждая «исключительная ситуация» должна быть обработана индивидуально. Причём – незамедлительно. Скажем, если происходит неупругое столкновение частиц, то тот или иной вариант превращений энергии должен быть приведён в действие сию же секунду. Более того – сию же фемтосекунду! А «статистику» экспериментатор наберёт уже по совокупности наблюдений достаточно большого числа тех самых неупругих столкновений – и обнаружит, например, что в 80% случаев частицы распадаются по варианту №1, а в 20% - по варианту №2. Причём, знание этого процентного соотношения отнюдь не позволит достоверно предсказать, какой вариант распада окажется реализован в каждом конкретном случае. Вновь мы видим, что без обработчика событий, т.е. без работы программ по предусловиям, никак не обойтись.

И, поскольку мы вновь вернулись к принципу работы по предусловиям, обратим внимание на ещё одну важную особенность такой работы. А именно: в любом предусловии число задействованных физических параметров непременно ограничено – поскольку любая программа способна обрабатывать текущие значения лишь ограниченного числа параметров. Из этой очевидной особенности следует, в частности, что любой физический объект способен одновременно взаимодействовать с принципиально ограниченным количеством других физических объектов. Так, ньютоновский закон всемирного тяготения, согласно которому каждая массочка взаимодействует со всеми остальными массочками во Вселенной, является математической идеализацией – физически же, такое положение дел нереально. В частности, как мы увидим далее, область действия тяготения планеты не простирается до бесконечности, а имеет выраженную границу, за пределами которой планетарное тяготение совершенно отсутствует – у Земли эта граница отстоит примерно на 900 тысяч километров. Не сочтите это за шутку, дорогой читатель: при пересечении границ областей планетарного тяготения – как светом, так и космическими аппаратами – происходят реальные физические эффекты, которые официальная наука до сих пор не может объяснить. Причём, для ограниченности областей действия тяготения звёзд и планет мы усматриваем большой резон. Программное обеспечение физического мира вышло бы чудовищно и бессмысленно усложнённым – будучи совершенно неработоспособным – если, благодаря ему, всяк наш чих вызывал бы отклик во всей Вселенной.