Во что мы верим, но не можем доказать

СТЮАРТ КАУФМАН — приглашенный профессор Института Санта-Фе. Ведет исследования в сфере клеточной биологии и психологии в Университете Нью-Мексико. Автор книг «Происхождение порядка» и «Исследования».

Существует ли где-то в космосе четвертый закон термодинамики или нечто подобное, связанное с самоорганизованными неравновесными системами, такими как биосфера?

Мне хочется думать, что такой закон существует. Давайте посчитаем: количество возможных протеинов, из которых состоят все 200 аминокислот, составляет 20²⁰⁰, то есть 10²⁶⁰. В известной нам Вселенной элементарных частиц около 10⁸⁰

. Предположим, что на уровне микросекунд Вселенная занята исключительно производством протеинов для 200 аминокислот. Оказывается, что понадобилось бы огромное количество повторений истории Вселенной, чтобы создать все возможные протеины. Создавая тела с более сложной структурой, чем атомы — например, такие простые органические молекулы, как протеины (не говоря уже о биологических видах, автомобилях или опере), — Вселенная следует уникальной траектории (забудем на время о квантовой механике). На более или менее простых уровнях Вселенная совершенно не эргодическая, то есть не повторяет себя.

Теперь давайте поговорим о «смежных возможностях» — об объектах, находящихся в двух шагах от тех, которые существуют сейчас. Для систем, создающих химические реакции, смежные возможности для набора актуальных (уже существующих) компонентов — это набор других компонентов, которые могут быть созданы в ходе единственной химической реакции с участием компонентов актуального набора. Биосфера Земли создавала свою молекулярную смежную возможность около 4 миллиардов лет.

Возможно, до появления жизни на Земле существовало несколько сотен органически-молекулярных видов; сейчас их больше триллиона. Мы не знаем, какие законы управляют смежной возможностью в этом неэргодическом процессе. Я надеюсь, что один из этих законов состоит в том, что биосферы, существующие во Вселенной, расширяются с максимальной скоростью, при этом поддерживая разнообразие уже существующих видов. Иначе этот закон можно сформулировать так: разнообразие вещей, которые могут произойти в будущем, растет в среднем с максимальной скоростью.

Леонард Сасскинд

ЛЕОНАРД САССКИНД — профессор теоретической физики Стэнфордского университета. Автор книг «Введение в теорию черных дыр», «Информация и революция теории струн: голографическая вселенная» (в соавторстве с Джеймсом Линдсеем).

(Беседа со студентом-тугодумом)

Студент: Здравствуйте, профессор. У меня проблема. Я решил провести небольшой вероятностный эксперимент — знаете, подбрасывание монетки — и проверить то, чему вы нас учили. Но у меня ничего не вышло.

Профессор: Что ж, я рад, что вы проявили интерес. Что же вы сделали?

Студент: Я подбросил монетку 1000 раз. Помните, вы говорили, что вероятность того, что выпадет «орел» — одна вторая. Я подсчитал, что если подбросить монетку 1000 раз, то «орел» должен выпасть 500 раз. Но он выпал 513 раз. Почему?

Профессор: Вы забыли о допустимой погрешности.

Если подбросить монетку какое-то число раз, допустимая погрешность будет равняться квадратному корню от количества бросков. Для 1000 бросков допустимая погрешность около 30. Так что вы получили совершенно предсказуемый результат.

Студент: О, теперь я понял! Каждый раз, когда я подброшу монетку 1000 раз, «орел» выпадет от 470 до 530 раз. Каждый раз! Здорово, теперь я уверен, что это факт!

Профессор: Нет-нет! Это значит, что «орел», вероятно, выпадет от 470 до 530 раз.

Студент: Вы хотите сказать, что «орел» может выпасть 200 раз? Или 850 раз? Или выпадать все время?

Профессор: Вероятно, нет.

Студент:

Может быть, проблема в том, что я сделал недостаточно бросков? Может быть, мне нужно пойти домой и подбросить монетку миллион раз? Может быть, тогда результат будет лучше?

Профессор: Вероятно, нет.

Студент: Профессор, пожалуйста, скажите мне что-нибудь, в чем я могу быть уверен. Но вы все время твердите свое «вероятно». Вы можете мне объяснить, что такое вероятность, но без слова «вероятно»?

Профессор: Гм-гм. Я попробую. Это значит, что я буду удивлен, если «орел» выпадет чаще, чем предполагает допустимая погрешность.

Студент: О господи! Вы хотите сказать, что все, что вы рассказывали нам о статистической механике, квантовой механике и математической вероятности, — все это значит лишь то, что вы будете удивлены, если оно не сработает?

Профессор: Э-э-э…