Спор у профессора


Стены Института содрогнулись от близкого взрыва. Профессор упал, а прибор, который так долго и с таким трудом, настраивал ассистент Вопросин, рассыпался по лаборатории.



Когда же закончится эта безумная война! - вскрикнул он - Когда же мы, профессор, уже закончим свою работу? Он перевел дух и добавил уже спокойнее: Думаю, война кончится через каких-нибудь полгода после того, как мы, наконец, научимся синтезировать кубики.



Профессор Бородин потер ушибленную при падении голову и сказал: Куда там полгода! Управятся за неделю. Министр промышленности звонит мне каждый день. Они там наверху только и спрашивают "Когда уже у нас будут все эти миллионы самолетов и миллиарды роботов!" Спрашивают, чем еще могут помочь. А чем тут можно помочь?! Столько работы проделано, и до сих пор непонятно - приблизились мы к цели - или нет!



-- А что, мы и в самом деле сможем делать миллиарды роботов?

-- В принципе, да. Сейчас мы очень ограничены в материи. Наши природные ресурсы, казалось бы, велики, но многих важных типов кубиков в них нет. В наших месторождениях не присутствует и двухсот видов деталей, а ведь всего этих видов известно около пятнадцати тысяч. Научившись синтезировать кубики мы обойдем это ограничение и количество и качество всей продукции Союза невероятно возрастет.

-- То есть, оно будет ничем не ограничено?!

-- Будет, конечно. Следующее ограничение - это энергия. Но с безграничным доступом к материи, она не будет проблемой...



-- Михаил Петрович, мне кажется, что при сжигании материи, будет выделяться меньше энергии, чем мы израсходуем на ее синтез. Ведь Вы сами рассказывали, что сталкивая кубики с немыслимыми кинетическими энергиями, ученые смогли их лишь поцарапать.



-- Говорят, что за рубежом удалось уже расколоть, но наши физики пока не подтвердили такую возможность. Впрочем, дело не в этом. Сжигать синтетическую материю, конечно, было бы безумием. Но из нее мы можем построить множество новых электростанций. В первую очередь - солнечных. Энергии звезды нам хватит на все что угодно.



-- И тогда, выходит, наши возможности будет безграничны?

-- К сожалению, не совсем. Самое серьезное ограничение - это информация. Его мы, по-видимому, не преодолеем никогда и никак.

-- В смысле? Разве у нас дефицит информации? Она же легко копируется! Все только и говорят, что про информационный взрыв и информационный перегруз головного мозга.

-- В каком то смысле да, дефицит. Это не сразу заметно, но общее количество информации в мире не возрастает, а стремительно падает.

-- Но как же тогда вот говорят: "Объем научных публикаций удваивается каждые 10 лет" и все такое прочее.. Это разве неправда? Да и мы с Вами все время что-то пишем, и при этом ничьих книг не сжигаем, никаких баз данных не удаляем. Да один только наш Институт производит, наверное, ежедневно терабайты одной только важной информации. Я уже не говорю о неважной - реплики, справки, объявления..

Профессор поднял с пола недавно принесенный археологами, а теперь сброшенный взрывом тяжелый предмет, похожий на муравья в скафандре. Затем он перевел дыхание и очень серьезно сказал: "И все же, Игорь, даже наш славный, удостоенный высших государственных наград, ведущий институт страны, уничтожает горазо больше информации, чем производит. Вот ты сегодня сколько произвел информации?"



-- Так.. сто двенадцать знаков, не считая, конечно, пробелов! Это результаты измерений, которые я успел сделать, пока не..

-- Пробелы - это тоже информация! Сколько будет с ними?

-- С пробелами сто двадцать пять. Но, профессор...

-- Сто двадцать пять байт, которые занимает твоя запись умножаем на восемь и получаем ровно тысячу бит, которые ты создал за сегодняшнее утро.

-- И это, кстати, не так уж и мало для такого тягомотного эксперимента! - ответил Игорь, помогая профессору собирать рассыпавшиеся по полу блестящие шестигранные предметы с отверстиями. Они, как и все, что изучал Институт Артефактов, были не похожи ни на что обыкновенное. Но ширина четырех таких предметов отличалась друг от друга на одну и ту же величину, точно равную 1/5 диаметра стандартного пупырышка на кубике. Профессор не мог однозначно решить, совпадение это, или глубокая взаимосвязь.



-- Конечно, Игорь, это немало, я горжусь твоей работой. Но вот скажи, например, что ты ел сегодня на завтрак?

-- Четверть батона "Нарезного", как обычно. А что?

Бородин пустился в расчеты... Так-с, четверть "Нарезного"... 66 килокалорий это 276 килоджоулей. Если принять молярную теплоту сгорания глюкозы за 2,8 МДж/моль, то есть ты окислил порядка 1/10 моля глюкозы, то есть 6·1022 молекул, если они и вправду существуют.

-- Ну, окислил - слегка смутился Вопросин, забравшийся на стол, чтобы установить на место большой штатив - А что? Я же энергию извлек при этом, а не информацию.



-- А вот тут не совсем так просто, дорогой коллега! Если атомно-молекулярная теория вещества верна (а она очень логична несмотря на эти ее немыслимые масштабы), то, как не без оснований предполагает наш дорогой профессор Неодимов, молекула глюкозы устроена гораздо сложнее, чем образующиеся при ее окислении молекулы воды и углекислого газа. Атомы в ней имеют более или менее четкие относительные координаты. А продукты реакции хаотически разлетаются во всех направлениях. Получается, энергия никуда не пропала - использовалась на работу твоего мозга, и далее - на обогрев помещения. А вот информация, заключавшаяся в структуре молекулы была утрачена безвозвратно. Как утрачивается информация о том, в какой части цилиндра находилась конкретная молекула пара до того, как передвинула поршень.

-- Безвозвратно! Но ведь не безвозвратно же! Я же написал целый килобит важной научной информации с какого-то там кусочка батона!

-- А вот смотри что пишет все тот же уважаемый Неодимов: при окислении молекулы глюкозы молярная энтропия возрастает на 1390 Дж/(моль·К). Затем он делит все это на какое-то k·NA·ln(2) и получает, что окисляя одну молекулу глюкозы ты, я, или кто угодно во Вселенной, бесповоротно уничтожает 240 бит информации. Не знаю, насколько он точен в своих расчетах, но описать взаимное положение всех 24 атомов глюкозы меньшим числом бит, признаюсь, было бы весьма затруднительно1.

-- То есть, съев кусочек батона я погубил 240·6·1022, то есть 1,44·1025 бит? Больше, чем создано человечеством за всю его историю? Звучит, мягко говоря, нереально.

-- И тем не менее, это по всей видимости так. Нам просто повезло что в природе так много информации. Но когда-нибудь она кончится. Энергия и материя, наверное, никуда не денутся, а информация вся таки сойдет на нет. Мрачновато, но факт.



-- Подождите, профессор. Все это не выдерживает критики. Послушайте вот что я скажу. Энергия в глюкозе откуда? Из растений. Растения ее синтезируют, пользуясь энергией Солнца. И если допустить, что помимо энергии и материи для синтеза глюкозы нужная информация, то каждая травинка производит больше информации, чем наш Институт. А какая-нибудь репа так и вовсе мудрее всех мудрецов! Откуда вся эта информация берется в растениях? Они книг не читают, в школах не учатся - растут себе и растут. Нестыковка получается!

-- Да нет, тут как раз все понятно. Огромный запас информации заключается в том, что солнечный свет попадает на растения только с определенной стороны и в определенное время. В остальное время они могут рассеивать тепло в космическое пространство. При этом, поскольку планета наша не нагревается и не остывает уже, по-видимому, много лет, ночью отдается ровно столько же энергии, сколько и принимается днем. То есть на самом-то деле никакой энергии ни растения ни животные не потребляют. Да и не могут - это бы противоречило закону сохранения энергии. А что же тогда потребляют? А вот как раз-таки: информацию.

-- Я что-то совсем запутался - ну и был бы солнечный свет все время со всех сторон, тогда что? Все бы только лучше росло! Такие ведь даже опыты у нас проводятся!



-- Если строго со всех сторон все время будет солнечный свет, то очень скоро планета со всеми растениями и животными примет температуру Солнца, которая исключает какие бы то ни было жизненные процессы. И боле общо - мы ведь знаем, что если детали машины находятся в равновесии - имеют равную температуру, равное напряжение, равную высоту - от них не добьешься направленной работы. Для работы, для жизни необходимо изначально какое-то разделение, разграничение. А когда звезды придут в термодинамическое равновесие с окружающим пространством - никакая жизнь, никакая механика, ни какие вычисления и размышления в нашем мире не будут возможны.

-- Кошмар! Хорошо, что это случится еще не скоро! Звезды вроде бы не спешат перегорать!

-- Увы, коллега, это может случиться еще на нашем веку. Сами по себе звезды перегорать, конечно, не спешат. Но посуди сам. Вот представь себе, что не только мы, но и кто-то еще научится синтезировать материю. Конечно, сразу же начнется война за звезды, за энергию. А что в современной войне самое главное?

-- Я думаю, что научно-технический уровень сторон, то есть то, насколько хорошо использованы законы природы в боевой технике. Рыцарь победит сотню дикарей, вооруженных лишь зубами и когтями, пулеметчик победит сотню рыцарей, летчик победит сотню пулеметчиков и так далее...



-- Именно! А ведь число толковых ученых и инженеров у нас и за десятилетие не увеличится в разы, завладей мы хоть всей Вселенной. Нам необходим способ конвертировать энергию и материю в научно-инженерную мысль! Автоматизировать не только технику, но и науку! А ведь и то и другое - сложный процесс переработки информации. Именно переработки - даже если забыть пока о структуре батона, ученый все равно черпает множество информации из природы путем наблюдения и эксперимента, и уже из нее отфильтровывает и выводит свою мысль. Процесс настолько сложный, что до сих пор толком не автоматизирован, несмотря на то, что этим занимается у нас в стране круглосуточно целый институт. И пока они предложили только одну модель полностью автоматического изобретения новых машин - а именно - эволюцию.

-- Ага, и даже объяснили с ее помощью происхождение живой природы на нашей планете. А чем она плоха?

-- Она может быть и не плоха для природы, но для нас очень плоха. Во-первых, она идет очень медленно. Может у природы и были миллиарды лет, а в звездных войнах решающими могат быть миллисекунды технологического опережения. Во-вторых, эволюция страшно расточительна в информационном плане, она потребляет просто чудовищные объемы информации. Энергии и материи тоже, конечно, но их не жалко, они неистребимы. А вот информация исчезает - и всё! Эволюция ведь непрерывно создает и разрушает бесчисленное множество структированных объектов, и по большей части - впустую. Это же метод проб и ошибок. По сранению с ней, самый бестолковый сотрудник нашего Института имеет куда больший информационный КПД! Но это единственное, что мы можем автоматизировать - а значит - масштабировать и ускорять. Из-за информационной прожорливости эволюции, нам потребуется форсировать скорость сгорания звезд. В миллионы, в миллиарды раз - во сколько окажется возможным!



-- Михаил Петрович, да как же можно эволюционировать при свете звезды, греющей сильнее, чем сейчас, в миллионы раз?!

-- Полагаю, что придумают как. Не мы же будем эволюционировать, а машины. Это, кстати и будет первейшим направлением эволюции - солнечные батареи будут бороться между собой за место под солнцем, тянуться к нему ближе и заслонять друг дружку. Когда выведутся формы, которым будет уже тесно - раскочегарим звезду пожарче и выходим на новый виток эволюции.

-- А... разве звезду можно... "раскочегарить"?!

-- Необходимо. А можно ли - не знаю. Институт Астрофизики в основом сейчас изучает именно этот вопрос. И если будет так - а может, конечно, быть и иначе - то все доступные нам звезды могут сгореть так быстро, что мы, условно говоря, и ойкнуть не успееем.

-- Хм. Всё это как-то жутко, хотя и, пожалуй, логично. Надеюсь, профессор, что Вы когда-нибудь так же убедительно сами мне докажете, что сейчас ошибались. Но интересно, сколько же тогда в мире изначально было информации, если он существует давно, а сейчас ее все еще довольно-таки много, хотя и эволюция потратила ее видимо-невидимо!

-- Кто может это знать? Я за многие годы так и не смог понять, например, откуда взялись наши кубики и почему они именно такие, какие есть.

-- Ну, наверное, потому что такие наиболее удобны. Вот эти пупырышки - без них мир бы вообще развалился!



-- Это-то и странно! Могли бы ведь появиться и совсем неудобные. И почему все они так совместимы между собой, как будто это какой-то конструктор? И почему они имеют такие строгие геометрические формы. И если есть молекулы, то какая сила могла заставить их собраться именно так? Я уже молчу о звездах - откуда они? В том смысле, что с чего они начались?

-- Ну есть же теория, что был Большой взрыв, а потом из него кристаллизовались звезды. Она ведь вполне логична.

-- Логична. Если только отбросить понятие информации. А если не отбрасывать, то выходит вот что. Все известные нам взрывы только умножают хаос и уничтожают огромное количество информации, что мы недавно и наблюдали. То есть, либо это было не то, что мы обычно называем взрывом, либо то, что взорвалось, обладало совершенно немыслимым количеством информации. Но она-то там откуда взялась?

-- Вы хотите сказать, что она пришла к нам из иного мира? Откуда к нам попадают все эти таинственные предметы?

-- Не знаю. Но мне кажется что все это вполне может быть как-то взаимосвязано. И хочется верить, что мы доживем до разгадки.

Игорь закончил ремонт прибора и замолчал, сосредоточившись на своем эксперименте. Черный спиральный предмет из иного мира оказывал все большее сопротивление при попытке закрутить его в кубик. И нужно было выяснить, что происходит при этом с кубиком. Резание? Деформация? Это был очередной маленький шажок по направлению к великой мечте профессора Бородина - пониманию природы кирпичиков из которых состоит мир и созданию технологии их массового воспроизводства.



  1. Расчеты профессора основаны на приравнивании формул для нахождения энтропии по Больцману и Шеннону. Точные математические выкладки можно найти, например, в книге Дж. Эвери "Теория информации и эволюция".