Питання, яке існує довше за будь-яку науку

Уяви, що ти стоїш посеред кімнати і раптом запитуєш себе: а що це взагалі таке — ця кімната? З чого вона зроблена насправді? Зі стін і меблів? Гаразд, але з чого зроблені стіни? З молекул. А молекули — з атомів. А атоми — з протонів і нейтронів. А вони — з кварків. А кварки — з чого?

Сучасна фізика на цьому зупиняється. Але не зупиняються запитання.

Двоє вчених дають принципово різні відповіді. Олександр Панов — фізик, доктор наук, людина, яка буквально шукає позаземний розум. Стюарт Кауфман — теоретичний біолог, один із засновників науки про складні системи. Вченні навіть не знайомі з поглядами один одного на це питання. Але обидва руйнують одну й ту саму ілюзію.

Що таке реальність — і чому це не очевидно

Більшість із нас, не замислюючись, скаже: реальність — це те, до чого можна доторкнутись. Стіл — реальний. Камінь — реальний. Вітер — реальний.

А число 7? А закон всесвітнього тяжіння? А мелодія Бетховена?

Вони теж існують — але де? І як?

Ось тут починається найцікавіше.

Олександр Панов ставить запитання, яке здається простим.

Уяви: два математики в різних країнах, ніколи не спілкуючись, рахують один і той самий трильйонний знак у десятковому розкладі числа √4711. Вони отримають однаковий результат. Гарантовано. Завжди. Хоча цей знак ніколи раніше не обчислювався і ніде не зберігався.

Звідки він узявся?

Панов відповідає: він існував до того, як його хтось порахував. Існував до людства. Існуватиме після нас. І якщо завтра прилетять інопланетяни та почнуть рахувати те саме — результат буде ідентичний.

Це і є математичний платонізм: математичні об’єкти існують самі по собі, незалежно від того, чи є хтось, хто про них думає.

Революційна ідея: математику можна перевірити науково

Тут Панов робить крок, який виявився несподіваним навіть для колег-науковців.

Математичний платонізм завжди вважався філософською ідеєю. Недоказовою. Ненауковою. Просто думкою.

Але Панов каже: ні. Це наукова гіпотеза. І ось чому.

Будь-яка наукова гіпотеза, за класиком філософії науки Карлом Поппером, повинна мати потенційну можливість бути спростованою. Якщо гіпотеза не може бути спростована жодним уявним досвідом — вона не наука, а метафізика.

Так от: гіпотеза про об’єктивне існування математичних форм — спростовується.

Як? Дуже просто: знайди два правильних розрахунки одного і того самого математичного об’єкта, які дали різний результат. Якщо таке трапиться — гіпотеза спростована. Математика не об’єктивна.

Але цього ніколи не траплялось. За всю історію людства. За всіма математичними обчисленнями, які коли-небудь робились.

Ця ідея, на перший погляд проста, насправді переміщує питання про природу математики зі стопки «філософія» у стопку «емпірична наука». І саме тут — за словами Панова — починається жорсткий опір з боку деяких філософів і вчених: ідея входить у голову «з великим скрипом і тріском», як він сам описує свій досвід.

Є ще один спосіб перевірити — інопланетяни

Звучить як жарт, але це не жарт.

Якщо математика справді існує об’єктивно і незалежно від людства, тоді будь-яка розвинута цивілізація у Всесвіті — незалежно від того, де вона виникла і як виглядає — повинна прийти до тієї самої математики.

Чому? Тому що складне технічне будівництво без математики неможливе. А якщо математика об’єктивна — вона скрізь однакова.

Панов займається саме цим. Його команда сканує небо в пошуках оптичних лазерних спалахів можливих позаземних цивілізацій. Панов сам формулює умову спростування своєї теорії: якщо ми знайдемо інопланетян і вивчимо їхню математику, а та виявиться іншою ніж наша — вся теорія про об’єктивний математичний світ розсипається.

Передбачення чітке. Гіпотеза перевіряється.

Реальність має кілька вимірів — і, можливо, їх більше

Панов малює просту картину. Реальність — це кілька вимірів, що залягають один під одним.

Перший — фізичний: те, що ми бачимо, вимірюємо, відчуваємо. Таблиці, зірки, частинки.

Другий — математичний: числа, теореми, формули, що існують самі по собі — незалежно від того, чи є хтось, хто про них думає.

Але чому тільки два? Панов підозрює, що вимірів більше — пов’язаних із квантовою інформацією, яку наша звичайна математика поки що лише окреслює.

І це ще не вся картина. Бо є ще один розріз — горизонтальний.

Ми — персонажі у грі?

Уяви комп’ютерну гру. З одного боку — програміст за монітором: він бачить залізо, код, електрику. З іншого боку — персонажі всередині гри: вони бачать ліси, гори, небо.

Одна і та сама комп’ютерна реальність — але з двох різних точок зору виглядає абсолютно по-різному.

Панов каже: квантова механіка демонструє нам щось дуже схоже.

Наш фізичний світ на глибинному рівні — нелокальний: квантово заплутані частинки «відчувають» одна одну миттєво, хоч би де вони знаходились. Це підтверджено експериментально — у 2022 році Нобелівську премію з фізики отримали  Ален Аспект, Джон Ф. Клаузер і Антон Цайлінгер саме за досліди з квантово заплутаними частинками.

Класичний комп’ютер не може повноцінно змоделювати навіть одне ядро атома заліза — для цього знадобився б комп’ютер більший за весь видимий Всесвіт. Квантовий світ фундаментально складніший за будь-яке класичне уявлення.

А математика має саме ті властивості, яких бракує фізиці. Вона класична — обчислення не руйнують об’єкт, на відміну від квантових вимірювань. І нелокальна — не потребує місця у просторі. Це та сама комбінація, яка могла б слугувати основою для квантового світу. 

Панов сам попереджає: далі — вже не доведений факт, а спекуляція. Але спекуляція, яка логічно виростає з усього, що було сказано до цього.

Ми є частиною математичної матриці. Не у сенсі фільму з Кіану Рівзом — без містичного «обраного». У точнішому, позбавленому містики сенсі: наш Всесвіт є математичною структурою, що існує так само об’єктивно, як існує число π. Цю ідею докладно розробив фізик Макс Тегмарк у книзі «Наш математичний Всесвіт».

І якщо це так — наша зустріч, твоє читання цих рядків, твоя радість і біль є елементами структури, яка ніколи не зникне. Бо математика вічна.

А тепер — принципово інша точка зору

Стюарт Кауфман — теоретичний біолог, один із засновників науки про складні системи. Разом із нобелівським лауреатом Іллею Пригожиним він прийшов до ідеї, яка перевертає чотириста років наукової традиції.

Математика і закони природи чудово працюють у фізиці. Але там, де починається життя — вони перестають бути достатніми.

Легені, які стали плавальним міхуром

У давніх риб були легені — для дихання повітрям. Якось вода потрапила всередину, і риба виявила, що може зависати на певній глибині без зусиль. Так з’явився плавальний міхур — один із ключових органів в еволюції риб.

Чи можна було це передбачити, дивлячись на легені? Кауфман відповідає однозначно: ні. Жодне рівняння, жоден закон природи не міг вивести нову функцію зі старої форми.

Це працює не лише в біології. Блок двигуна автомобіля хтось поклав на папери як прес-пап’є — а хтось інший використав, щоб розбити кокос. Жодна з цих функцій не випливає з попередньої. Нові способи використання речей не закладені наперед — вони виникають у зіткненні зі світом.

І таких непередбачених переосмислень в еволюції — мільярди. Кожен новий вид, кожен новий орган, кожна нова екосистема — це щось, чого раніше просто не існувало в жодному рівнянні.

Клітина — не комп’ютер

Кауфман іде ще глибше. Він каже: навіть сама жива клітина влаштована не так, як ми звикли думати. Як ми раніше писали, клітини здатні «думати» і організовуватись без жодної центральної програми.

Ми уявляємо клітину як комп’ютер, що виконує програму ДНК. Але це хибна метафора.

Клітина — це Кантівське ціле: ціле існує завдяки частинам, а частини функціонують тільки як частини цілого. Серце поза тілом — не серце. Легені поза тілом — не легені. Це не деталі машини, які можна замінити як гвинтики: вони визначаються своїм місцем у цілому.

І головне: клітина не «виконує інструкцію» ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти). Вона будує себе сама через термодинамічну роботу, через взаємодію молекул, через «каталітичне замикання» — коли молекули клітини колективно сприяють утворенню одна одної по замкненому колу. ДНК при цьому є просто однією з деталей у вже живій, вже самоорганізованій системі.

Ніякого програміста немає. Клітина не виконує інструкцію — вона будує себе сама. Виникнення — це не інженерія. Життя — не програма, що виконується, — воно відбувається.

Суміжне можливе: двері, яких ще немає

Найгарніша ідея Кауфмана — це концепція «суміжного можливого».

Поки не виникли перші живі клітини — не існувало можливості появи багатоклітинних організмів. Поки не з’явились руки — не існувало можливості зробити сокиру. Поки не було сокири — не існувало можливості збудувати будинок.

Кожен крок еволюції відкриває нові можливості, яких до цього кроку в природі просто не існувало. Їх не можна перелічити заздалегідь. Їх не можна впорядкувати. Їх не можна вивести одне з одного.

Це і є «суміжне можливе» — горизонт нових реальностей, що відкривається лише після того, як зроблений попередній крок.

Наслідок: майбутнє не написане ніде. Не тому, що ми його не знаємо — а тому, що воно справді ще не існує. Воно виникає в процесі.

Третій перехід у науці

Кауфман називає цю ситуацію «Третім переходом у науці» — революцією, порівнянною з появою фізики Ньютона або квантової механіки.

Він розрізняє два принципово різних домени реальності:

Перший домен — де панують закони: фізика, хімія, механіка. Тут є рівняння, і вони працюють. Знаєш початкові умови — можеш розрахувати результат.

Другий домен — де законів недостатньо: жива природа, еволюція, економіка, культура. Тут не просто важко передбачити майбутнє — його принципово не можна передбачити, бо сам процес постійно створює нові можливості, яких раніше не існувало.

Чотириста років західний світ жив із метафізичним страховим полісом, який сформулював Френсіс Бекон у 1620 році: знання — це влада, природа — це машина, яку можна повністю пізнати і підкорити. Якщо не я — то Розум. Якщо не Розум — то Бог. Якщо не Бог — то Фізика. Завжди є хтось або щось, що гарантує: майбутнє вже десь написане, і ми можемо його дізнатись.

Саме цей страховий поліс, вважає Кауфман, і породив екологічну кризу. Ми вирубували ліси, знищували екосистеми, поводились із природою як із ресурсом, який завжди можна відновити або замінити. Бо машину можна полагодити.

Але природа — не машина. І полагодити її за інструкцією не вийде.

Де Панов і Кауфман все-таки збігаються

Два вчені, здавалося б, на протилежних полюсах. Один каже: в основі всього — математика, і все можна описати. Інший каже: живе принципово не описується — воно просто відбувається.

Але є точка, де їхні думки несподівано сходяться.

Обидва кажуть: ми не знаємо всього і ніколи не дізнаємося. Але з різних причин.

Панов — тому, що остаточна теорія може виявитись «квантово-математичною матрицею», яку людський мозок принципово не здатен відобразити.

Кауфман — тому, що живий світ постійно створює нові виміри реальності, які заздалегідь не існують і тому не можуть бути передбачені.

Обидва приходять до однакового практичного висновку: скромність — не слабкість, а єдина адекватна позиція перед обличчям реальності.

Кауфман формулює це прямо: скромність перестає бути моральною чеснотою — вона стає науково обґрунтованою позицією. Якщо світ частково невизначений, тоді повний контроль неможливий, точне прогнозування обмежене, а оптимізація «під одну правильну відповідь» — завжди помилка.

Новий «Осьовий час»?

Кауфман виходить далеко за межі біології.

Близько 2500 років тому в різних частинах світу майже одночасно виникли великі релігії та філософії: буддизм, конфуціанство, давньогрецька філософія, біблійні пророки. Цю епоху називають «Осьовим часом» — моментом, коли людство вперше подивилось на природу зі сторони. Природа вперше стала об’єктом — тим, що можна вивчати, описувати, підкоряти.

Кауфман переконаний: ми стоїмо на порозі другого такого зламу.

Перший «Осьовий час» дав ідею, що існує вищий порядок і людина може його пізнати.

Нова епоха може дати іншу ідею: готового порядку немає — ми самі є співтворцями того, що виникає.

Не Бог-годинникар, який завів механізм і відійшов. А творення як постійний процес, в якому ми беремо участь разом з усім живим світом.

Чому це важливо знати

Ці дискусії — не абстрактні ігри розуму. За ними стоїть питання про те, як людство буде вибудовувати своє майбутнє.

Якщо Панов правий і в основі всього лежить математика — то пошук «фінальної теорії» має сенс, і наука рухається в правильному напрямку.

Якщо правий Кауфман — то у нас принципово немає «фінальної теорії» для живого світу, і спроби «оптимізувати» екосистеми, економіку чи суспільство за одним рівнянням приречені на провал.

Швидше за все, обидва праві — кожен у своєму домені. Математика чудово описує мертве і неживе. Живе — вислизає і постійно дивує. Саме тому Всесвіт такий цікавий: він одночасно математично точний і непередбачувано живий.

Раніше ми писали

Як ми раніше писали, у дебатах Пінкера проти Доутата про Бога, мораль і майбутнє Заходу порушуються схожі питання про природу реальності та межі людського пізнання.