Теории всего на свете - Коллектив авторов

Шеннон задался вопросом: «Как проще всего преодолеть неопределенность?» Для него решением стало подбрасывание воображаемой монетки: «орел» или «решка», «да» или «нет», событие с всего двумя возможными исходами. Он пришел к выводу, что информацию любого типа можно закодировать как серию ответов «да» и «нет». В наши дни такие ответы мы называем битами цифровой информации – единицами и нулями. Ими представлено все, от текста электронного письма до цифровых фотографий, музыки на CD, видео высокого разрешения. То, что совершенно любую информацию можно представить и закодировать отдельными битами не приблизительно, а идеально точно, без шумов и ошибок, явилось поистине революционной идеей. Она поразила даже его коллег и других ученых, отчаянно пытавшихся создать простую и универсальную теорию информации.

Компакт-диск, первый рассчитанный на обычного потребителя и повсеместно распространенный носитель информации, закодированной цифровым способом, открыл наследие Шеннона широким массам населения в 1982 году. Такой диск позволяет идеально воспроизводить звук благодаря тому, что каждая секунда музыкальных аудиоволн делится на 44 100 фрагментов (семплов), а затем количественно записывается высота каждого фрагмента (проводится так называемая квантизация). Увеличение количества семплов для каждой секунды исходного звукового материала и более точная квантизация повышают качество записываемого звука. Превращение этого цифрового потока обратно в слышимый нами аналоговый звук с использованием современной электронной техники позволяет достигать стабильно высокого качества воспроизведения. Подобные же цифровые методы стали использоваться для записи статичных изображений и видео, так что сегодня мы наслаждаемся миром, где есть mp3-файлы, DVD-диски, HD-телевидение и видео высокой четкости. Всё это можно хранить, передавать и копировать без потери качества.

Шеннон стал профессором Массачусетского технологического института, и в течение многих лет его студенты сделали большое количество революционных открытий, во многом определивших лицо информационной эпохи: здесь и модемы, и компьютерная графика, и сжатие данных, и искусственный интеллект, и беспроводная цифровая связь. Информационная теория преобразила почти все стороны нашей повседневной жизни, от работы до отдыха, насытив их «цифрой». Красиво, изящно, невероятно эффективно!

Всё таково, потому что так сложилось

П. З. Майерс

Адъюнкт-профессор биологии Миннесотского университета в Моррисе; автор книги Atheist Voices of Minnesota:

An Anthology of Personal Stories («Голоса миннесотских атеистов: антология личных историй»)

Никто не станет отрицать, что центральной идеей современной биологии является идея эволюции. Но я – жертва американской системы государственного образования и в течение 12 школьных лет не слышал от учителей ни единого упоминания о пресловутом слове на букву Э. Мы резали кошек, заучивали кучу таксономических единиц, отрыгивали крошечные элементарные клочки биохимии на экзаменах, но нам никто не давал общей картины, в которую все это логично встраивается. И сейчас я так пекусь о научном образовании во многом именно потому, что сам получил столь скверное.

Когда я попал в колледж, ситуация улучшилась ненамного. Там-то эволюция была принята в полной мере и повсюду, но настоящего введения в предмет, которое ликвидировало бы пробелы в наших знаниях, нам не дали: тони или плыви. Решив не тонуть, я стал искать, так сказать, контекст: всё, что помогло бы мне понять все те факты, которые пытались вбить мне в голову наставники. Я нашел то, что искал, в букинистическом магазине, в книге, которую выбрал, потому что она показалась мне в общем-то не слишком толстой и устрашающей; кроме того, я пролистал ее и обнаружил, что написана она весьма ясным языком, в отличие от тех массивных, нудных и невнятных справочников, которыми нагружали меня в классе. Это была книга Джона Тайлера Боннера «О развитии: биология формы» (On Development: The Biology of Form), и она поистине взорвала мне мозг, навсегда изменив мое сознание, так что теперь я воспринимаю биологию через призму развития.

Перво-наперво эта книга научила меня… нет, не какому-то объяснению, что принесло мне своеобразное облегчение: на занятиях в нас и без того впихивали несметное количество объяснений. В книге Боннера главным оказались вопросы – хорошие вопросы. На некоторые уже имелись ответы, другие же пока оставались без них и висели, словно созревшие плоды на ветке. К примеру, каким образом биологическую форму определяет генетика? Само заглавие книги подводит нас к этому вопросу. Книга Боннера помогает выделить такие вопросы, на которые нужно ответить, чтобы что-то объяснить. Наука – не корпус хранящихся в архиве фактов, а путь, по которому мы идем, чтобы обретать новые знания.

Кроме того, Боннер привел меня и к Д’Арси Вентворту Томпсону с его классическим трудом «О росте и форме» (On Growth and Form), откуда я почерпнул афоризм, ставший моим любимым описанием научного взгляда на мир: «Все таково, потому что так сложилось». Этой фразой Томпсон очень тонко подчеркивает важность процесса и истории для понимания того, почему вещи именно такие, какие они есть. Вы попросту не сможете по-настоящему ухватить научные идеи, если ваш подход сводится к расчленению статичного снимка предмета в его нынешнем состоянии. Нет, следует стремиться к тому, чтобы понять глубинные механизмы, которые породили это состояние, разобраться, каким образом оно возникло. Нетрудно догадаться, что такое понимание необходимо для всех, кто занимается биологией развития, где мы только и делаем, что изучаем процессы изменений, которые происходят в формирующемся и развивающемся эмбрионе. Но я обнаружил, что подобное понимание играет важнейшую роль и в генетике, сравнительной психологии, анатомии, биохимии. И разумеется, оно жизненно необходимо для работы в области эволюционной биологии.

Так что самое фундаментальное объяснение, которым я руководствуюсь, можно назвать способом мышления: чтобы понять, как что-то работает, мы должны прежде всего понять, как оно стало таким.

Идея о возникновении

Дэвид Кристиан

Профессор истории Университета Маккуори (Сидней); автор книги Maps of Time («Карты времени»)

Среди наиболее красивых и глубоких идей, известных мне, выделяется идея о возникновении новых объектов и об особенностях такого возникновения. Увы, пока ее перспективность и универсальность еще недостаточно широко признаны.

При своем возникновении наша Вселенная была сравнительно проста. Несколько сотен миллионов лет в ней не существовало звезд, не было почти никаких атомов сложнее гелия и, конечно, никаких планет, никаких живых организмов, никаких людей, никакой поэзии.

А затем, более 13,7 миллиарда лет назад, все это стало появляться одно за другим. И каждый объект обладал невиданными прежде качествами. Вот оно, творческое созидание в своей наиболее основополагающей – и самой загадочной – форме. Галактики и звезды стали первыми крупными и сложными объектами, со странными новыми свойствами. Звезды превращали атомы водорода в атомы гелия, высвобождая гигантские количества энергии и тем самым образуя раскаленные объекты, которые вскоре усеяли Вселенную. В своей агонии самые крупные звезды создали элементы Периодической системы, а энергия, которую они выбрасывали в холодное космическое пространство вокруг себя, помогала собрать эти элементы в совершенно новые формы вещества с абсолютно новыми свойствами. В итоге постепенно стало возможным появление планет, бактерий, динозавров и нас с вами.

Откуда взялись все эти новые экзотические вещи? Как возникают новые предметы, новые качества? Может быть, они уже присутствовали в тех компонентах, из которых эти новые объекты сложились? Простейшие редукционистские рассуждения, сводящие сложное к простому, подталкивают нас к мысли, что так и должно быть. Но если так, эти свойства чертовски трудно отыскать. Сумеете ли вы найти «водность» в атомах водорода и кислорода, из которых слагаются молекулы воды? Едва ли. Вот почему такое «возникновение» зачастую кажется магическим и таинственным.

На самом деле особой тайны тут нет. Одно из красивейших объяснений возникновения новых сущностей содержится в буддистской сутре «Вопрошания Милинды», сложенной, как полагают, более 10 тысяч лет назад. (Я даю вольный пересказ онлайнового перевода.)

Милинда был великим правителем. Это реальная историческая фигура – греко-бактрийский властитель Менандр, правивший центральноазиатским царством, которое основали военачальники армии Александра Македонского[47]. В сутре Милинда встречается с Нагасеной, буддийским мудрецом. Судя по всему, дело происходит на равнинах нынешнего Афганистана. Милинда призвал к себе Нагасену, потому что заинтересовался буддизмом, но при этом недоумевал, отчего Будда, судя по всему, отрицает реальность Я. Для большинства из нас ощущение своего Я – краеугольный камень всей реальности. (Когда Декарт изрек «Я мыслю – следовательно, существую», он, несомненно, имел в виду что-нибудь вроде «Наше Я – единственное, в существовании чего мы твердо уверены».)