Игра “Жизнь” ведется на двумерном, размеченном на клетки поле, например на шахматной доске, с использованием простых фишек, например камешков или монеток. Можно также обратиться к высоким технологиям и играть в “Жизнь” на компьютерном экране. Цель игры состоит не в победе; если эту модель вообще можно назвать игрой, то она будет ближе всего к пасьянсу. Каждая из квадратных клеток поля в конкретный момент времени может быть либо “живой”, либо “мертвой”. (Если она “живая”, положите в нее монетку; если “мертвая”, оставьте клетку пустой.) Обратите внимание, что у каждой клетки есть восемь соседей: четыре смежные клетки – север, юг, восток и запад – и четыре диагонали – северо-восток, юго-восток, юго-запад и северо-запад.
Рисунок 1
Время в мире “Жизни” дискретно, а не непрерывно – оно идет шагами, и между этими шагами конфигурация мира меняется по следующему правилу:
Физика “Жизни”.
Посчитайте, сколько из восьми соседей каждой клетки “живо” в текущий момент. Если два, в следующий момент клетка остается в текущем состоянии (“живая” или “мертвая”). Если три, в следующий момент клетка становится “живой”, в каком бы состоянии она ни пребывала в текущий момент. При всех остальных обстоятельствах клетка “мертва”.Это единственное правило игры. Теперь вы знаете, как играть в “Жизнь”. Вся физика мира “Жизни” описывается этим единственным правилом, из которого нет исключений.
Хотя этот фундаментальный закон относится к “физике” мира “Жизни”, на первых порах эту любопытную физику удобно представлять в биологических терминах: считайте, что клетка становится “живой”, когда в ней зарождается жизнь, и “мертвой”, когда эта жизнь угасает, а каждый шаг времени представляет собой смену поколений. Перенаселение (более трех “живых” соседей) и изоляция (менее двух “живых” соседей) приводят к гибели. Рассмотрим несколько простых примеров.
Рисунок 2
В конфигурации, изображенной на рисунке 2, ровно по три “живых” соседа есть только у клеток D
и F, поэтому только с них зародится жизнь в следующем поколении. У клеток B и H по одному “живому” соседу, поэтому в следующем поколении они погибнут. У клетки E два “живых” соседа, поэтому она останется “живой”. Таким образом, в следующий “момент” конфигурация будет такой, как на рисунке 3.
Рисунок 3
Очевидно, в следующий момент восстановится изначальная конфигурация, и это будет повторяться бесконечно, если только в игру каким-то образом не вступят новые “живые” клетки. Такая конфигурация называется мигалкой
или светофором. Что произойдет с конфигурацией, изображенной на рисунке 4?
Рисунок 4
Ничего. У каждой “живой” клетки три “живых” соседа, поэтому она перерождается такой же, как была. Ни у одной “мертвой” клетки нет трех “живых” соседей, поэтому нигде не зарождается жизнь. Эта конфигурация называется натюрмортом
. Скрупулезно применяя единственный закон “Жизни”, любой может абсолютно точно предсказать, какой станет любая конфигурация “живых” и “мертвых” клеток в следующее мгновение – и в следующее за ним, и так далее. Иными словами, мир “Жизни” представляет собой модельный мир, который прекрасно иллюстрирует детерминизм, прославленный в начале девятнадцатого века французским ученым Пьером Лапласом: имея описание состояния этого мира в некоторый момент времени, мы, наблюдатели, можем в точности предсказать его состояние во все будущие моменты времени, применяя единственный закон физики. Можно сказать иначе: принимая физическую установку в отношении конфигурации в мире “Жизни”, мы получаем совершенные способности к предсказанию – в этом мире нет ни шума, ни неопределенности, ни вероятностей ниже единицы. Более того, двухмерность мира “Жизни” предполагает, что ничто не скрыто из виду. Нет ни закулисья, ни скрытых переменных – физика объектов в мире “Жизни” видна как на ладони.Если вам скучно следовать простому правилу, можно прибегнуть к компьютерной модели “Жизни”, где вы генерируете изначальную конфигурацию на экране, после чего компьютер выполняет алгоритм за вас, снова и снова изменяя конфигурацию в соответствии с единственным правилом. В лучших моделях можно менять скорость течения времени и масштаб, то приближая конфигурацию, то наблюдая за ней с высоты птичьего полета.