Физика будущего

Возможно, лучший способ осознать сложность и необъятность взятой на себя задачи – вспомнить, каким был мир в 1900 г., как жили наши бабушки и дедушки.

Журналист Марк Салливан (Mark Sullivan) предлагает нам представить человека, читающего в 1900 г. обычную газету:

«В газете за 1 января 1900 года наш американец не нашел, к примеру, слова "радио", ибо до его появления оставалось еще двадцать лет; или "кино", ибо его расцвет тоже был еще впереди; или слова "шофер", ибо автомобиль только что появился и назывался пока "безлошадным экипажем"… Не было такого слова, как "авиатор"… Фермеры еще ничего не слышали о тракторах, а банкиры – о Федеральной резервной системе. Торговцы не слыхали ни о сетевых универсамах, ни о принципе самообслуживания; моряки не имели представления о дизельных двигателях… На сельских дорогах все еще попадались тяжелые повозки, запряженные парой волов… Упряжные лошади и мулы встречались повсеместно… Кузница под развесистым каштаном представляла собой вполне обычное зрелище».

Чтобы понять, насколько сложно делать прогнозы на 100 лет вперед, нам достаточно представить, каково было людям в 1900 г. предсказывать мир 2000 г. В 1893 г. в рамках Всемирной «колумбовской» выставки в Чикаго 74 знаменитости получили задание предсказать, какой будет жизнь через 100 лет. Общей проблемой для всех участников стала недооценка скорости, с которой развивается и будет развиваться наука. К примеру, многие респонденты верно предсказали, что будет действовать воздушное трансатлантическое сообщение, но сошлись на том, что средством сообщения будут управляемые воздушные шары. Сенатор Джон Инголлс (John J. Ingalls) сказал: «Приказание подать к подъезду дирижабль будет так же обычно, как сегодня приказание подать экипаж или башмаки». Кроме того, участники проекта дружно игнорировали автомобиль, а начальник почтового ведомства США генерал Джон Ванамейкер (John Wanamaker) даже сказал, что и через сто лет почта США будет развозиться в почтовых каретах и на вьючных лошадях.

Такая недооценка науки и инновационных технологий распространялась даже на патентное ведомство. В 1899 г. Чарльз Дуэлл (Charles H. Duell), комиссар Патентного бюро США, сказал: «Все, что можно изобрести, уже изобретено».

Иногда эксперты оказывались буквально слепы в собственной области и не видели, что происходит у них под носом.

В 1927 г., в эпоху немого кино, Гарри Уорнер (Harry M. Warner), один из основателей киностудии Warner Brothers, как-то заметил: «Ну кто, черт возьми, захочет слушать актеров?»

А Томас Уотсон (Thomas Watson), президент IBM, сказал в 1943 г.: «Я думаю, в мире есть рынок сбыта для компьютеров. Штук, скажем, для пяти».

Недооценка мощи научных открытий затронула и почтенную газету New York Times. В 1903 г. Times заявила, что летающие машины – пустая трата времени, ровно за неделю до того, как братья Райт успешно подняли в воздух свой аэроплан в городке Китти-Хок в Северной Каролине. В 1920 г. Times раскритиковала ученого-ракетчика Роберта Годдарда (Robert Goddard) и объявила его работу чепухой, потому что ракеты не могут двигаться в вакууме. Правда, к чести газеты следует отметить, что через 49 лет, когда астронавты «Аполлона-11» ступили на Луну, Times напечатала опровержение: «Теперь определенно установлено, что ракета может функционировать в вакууме. Times сожалеет о своей ошибке».

Из приведенных примеров видно, как опасно ставить на будущее.

Вообще, прогнозы на будущее, за редким исключением, всегда недооценивали скорость технического прогресса. Мы вновь и вновь убеждаемся, что историю делают не пессимисты, а оптимисты. Как однажды заметил президент США Дуайт Эйзенхауэр, «пессимизм не выиграл ни одной войны».

Несложно убедиться, что даже писатели-фантасты зачастую недооценивают скорость развития науки. Посмотрев повтор старого сериала «Звездный путь», снятого в 1960-х гг., можно заметить, что значительная часть показанных в нем «технологий XXIII века» уже рядом с нами. Тогда зрители с изумлением взирали на мобильные телефоны, портативные компьютеры, говорящие автоматы и пишущие машинки, способные печатать под диктовку. Тем не менее сегодня все эти устройства существуют в действительности. А совсем скоро появятся первые универсальные переводчики, способные переводить синхронно, и «трикордеры» – устройства, способные диагностировать болезни на расстоянии. (В общем, большинство научных открытий XXIII в., за исключением транспортеров и варп-двигателей, позволяющих летать со сверхсветовой скоростью, уже сделано.)

Учитывая вопиющие ошибки наших предшественников, которые упорно недооценивали будущее, задумаемся: как нам подвести более прочную научную базу под наши собственные прогнозы?

Разобраться в законах природы

Сегодня можно с уверенностью сказать, что темные века науки, когда молния или чума представлялись делом богов, закончились. У нас громадное преимущество перед Жюлем Верном и Леонардо да Винчи: мы гораздо лучше понимаем законы природы.

Предсказания, разумеется, никогда не станут абсолютно безупречными, но единственный способ сделать их как можно более достоверными – это разобраться в четырех фундаментальных силах природы, которые управляют Вселенной. Открытие и описание каждой из них в свое время изменило историю человечества.

Первой из сил, получивших научное объяснение, стала сила тяготения. Законы механики, открытые Исааком Ньютоном, объясняют движение объектов через силы и взаимодействия и показывают, что для этого не нужны ни мистические духи, ни метафизика. Законы Ньютона проложили путь промышленной революции и паровой тяге, в частности железным дорогам.

Второй силой, механизм действия которой удалось понять человеку, стала электромагнитная сила, которая освещает наши города и питает энергией всевозможные устройства. Томас Эдисон, Майкл Фарадей, Джеймс Кларк Максвелл и другие ученые и изобретатели разобрались в электричестве и магнетизме и поставили их на службу человечеству. Результатом стала электронная революция, которая принесла нам массу научных чудес. В этом можно убедиться всякий раз при аварийном отключении электричества, когда общество внезапно оказывается отброшенным на 100 лет назад.

Третьей и четвертой в процессе познания фундаментальных сил стали две ядерные силы: слабое и сильное взаимодействия. После того как Эйнштейн написал свою знаменитую формулу E = mc2 и в 1930-х гг. ученым впервые удалось расщепить атом, они начали понимать, какие силы заставляют пылать небеса. Была открыта тайна горения звезд. Результатом стала не только громадная мощь ядерного оружия, но и надежда на то, что когда-нибудь человек сможет обуздать эти невероятные силы здесь, на Земле.

Сегодня мы довольно хорошо разбираемся во всех четырех перечисленных видах взаимодействия. Первый из них – гравитационное взаимодействие – в настоящее время описывается в рамках общей теории относительности Эйнштейна. Остальные три силы описываются в рамках квантовой теории – теории, которая приоткрывает перед нами тайны мира элементарных частиц.

Квантовая теория, в свою очередь, подарила нам транзистор, лазер и цифровую революцию – движущую силу современного общества. Кроме того, с ее помощью ученые сумели раскрыть тайны молекулы ДНК. Стремительная поступь биотехнологической революции – непосредственный результат развития компьютерных технологий, ведь при секвенировании ДНК не обойтись без сложнейших автоматов, роботов и компьютеров.

Вследствие всего этого мы лучше, чем когда-либо, различаем путь, которым пойдут в новом веке наука и технология. Разумеется, на этом пути человечество ждут и совершенно неожиданные открытия, и захватывающие дух научные новинки, но фундамент современной физики, химии и биологии уже заложен и в обозримом будущем здесь не ожидается никаких серьезных изменений. Поэтому мы можем утверждать, что предсказания, содержащиеся в этой книге, – не продукт пустых спекуляций, а разумная оценка сроков, за которые пилотные технологии сегодняшнего дня смогут достичь зрелости и принести плоды.

В заключение назовем несколько соображений, дающих нам право считать, что мы сейчас в состоянии различить контуры мира, каким он будет в 2100 г.

1. Эта книга основана на беседах с более чем тремя сотнями лучших ученых, работающих на переднем крае науки.

2. Ни одна научная разработка из упомянутых в книге не противоречит известным законам физики.

3. Четыре фундаментальных взаимодействия и базовые законы природы в основном известны; никаких серьезных изменений здесь не ожидается.

4. Прототипы всех технологических новинок, упомянутых в книге, уже существуют.

5. Автор книги – человек науки, не понаслышке знакомый с технологиями переднего края научных исследований.

Бесчисленные эпохи человек был всего лишь пассивным наблюдателем величественного танца природы. Он мог только смотреть в изумлении и ужасе на кометы, молнии, извержения вулканов и страшные эпидемии. Он был уверен, что все это находится за пределами его понимания. Для древнего человека силы природы были вечной загадкой, их следовало бояться и почитать. Чтобы хоть как-то объяснить происходящее вокруг, человек создавал мифических богов и заселял ими землю и небо. Он надеялся, что, если усердно молиться этим богам, они проявят милосердие и даруют исполнение самых заветных желаний.

Сегодня человек становится хореографом природного танца. Иногда ему удается вносить в законы природы свои поправки. Я уверен, что к 2100 г. мы завершим этот процесс и окончательно подчиним себе силы природы.

2100 г.: встать вровень с богами

Если бы современный человек мог навестить своих древних предков и продемонстрировать им все богатство современной науки и техники, на него посмотрели бы как на волшебника. Чудеса науки окружают нас со всех сторон: самолеты взмывают в небеса, ракеты исследуют Луну и планеты Солнечной системы, магнитно-резонансные томографы помогают врачам заглядывать внутрь человеческого тела, сотовые телефоны связывают нас с абонентом, находящимся в любой точке планеты. Если бы можно было показать древнему человеку ноутбук, способный мгновенно передавать движущиеся картинки и сообщения на другой континент, он наверняка назвал бы это колдовством.

Но это всего лишь начало. Наука не стоит на месте. Оглянувшись вокруг, мы увидим взрывное экспоненциальное развитие науки и техники. Если подсчитать количество публикуемых научных статей, несложно убедиться, что даже объем научных знаний каждые десять лет примерно удваивается. Инновации и открытия полностью меняют экономическую, политическую и социальную жизнь, разрушают и ставят с ног на голову все прежние, прочно укоренившиеся взгляды и предрассудки.

А теперь смелее! Вообразите себе мир 2100 г.!

К 2100 г. нам суждено уподобиться богам, на которых мы когда-то взирали с благоговением и ужасом. Но орудиями нашими будут не волшебные палочки и колдовские зелья, а наука о компьютерах, нанотехнологии, искусственный интеллект, биотехнология и, самое главное, квантовая теория – фундамент всего остального.

К 2100 г. мы, подобно мифическим богам, сможем мысленно отдавать приказы и манипулировать предметами. Компьютеры, молча и незаметно считывая наши мысли, научатся исполнять наши желания. Мы научимся силой мысли двигать объекты – обретем телекинетические способности, которые прежде приписывали лишь богам. Биотехнология поможет нам сотворить для себя идеальное тело и увеличить продолжительность жизни. Кроме того, мы научимся создавать новые формы жизни, такие, каких прежде на Земле просто не существовало. Нанотехнология позволит нам брать предмет и превращать его во что-то иное, а также создавать вещи почти из ничего. Ездить мы будем не на огненных колесницах, а в обтекаемых транспортных средствах, способных двигаться практически без топлива и легко подниматься в воздух. Новые силовые установки позволят нам обуздать неограниченную энергию звезд. Кроме того, мы будем стоять на пороге отправки первых межзвездных экспедиций для изучения ближайших светил.

Сегодня эти возможности представляются невообразимыми, фантастическими, но семена этих технологий высеваются сегодня, сейчас, в тот самый момент, когда вы читаете эту книгу. А перечисленные возможности даст человеку современная наука, а не зелья и заклинания.

Сам я квантовый физик. Каждый день я имею дело с уравнениями, описывающими поведение элементарных частиц, из которых состоит Вселенная. Мир, в котором я живу, представляет собой Вселенную одиннадцатимерного гиперпространства, черных дыр и проходов в Мультивселенную. Следует заметить, что уравнениями квантовой физики можно описывать не только богатую событиями жизнь звезд и Большой взрыв. С их помощью можно разглядеть и очертания нашего будущего, хотя бы самые общие.

Но зададимся другим вопросом. Куда ведет нас технологическая революция? Какова конечная цель нашего долгого путешествия в мир науки и техники?

Кульминацией всего этого должно стать формирование планетарной цивилизации – того, что физики называют цивилизацией I типа. Вообще, переход к планетарной цивилизации станет, вероятно, величайшим рубежом в истории человечества и будет означать резкий уход от всех цивилизаций прошлого. Практически все самые громкие события, все заголовки новостных сообщений тем или иным способом отражают «родовые схватки» планетарной цивилизации. Деловая активность, торговля, культура, язык, развлечения, хобби и даже война – все стороны деятельности человека переживают в связи с этим революционные перемены. Подсчитав количество энергии, вырабатываемой на планете, мы увидим, что при стабильном развитии человечество достигнет статуса цивилизации I типа в ближайшие 100 лет. Если общество не падет жертвой сил хаоса и глупости, то переход к планетарной цивилизации неизбежен; это конечный продукт действия неумолимых глобальных сил истории и технического развития, не подвластных никому.

Почему предсказания не всегда сбываются

Не секрет, что некоторые предсказания эры информатизации блистательно провалились. К примеру, многие футуристы предсказывали «безбумажный офис», т. е. утверждали, что компьютер сделает бумаги ненужными, а документооборот – виртуальным. На самом же деле все произошло с точностью до наоборот. Одного взгляда на любой офис достаточно, чтобы понять: бумаг стало больше, чем когда-либо.

Кроме того, некоторые видели в будущем «безлюдные города». Футуристы предсказывали, что благодаря технологии интернет-видеоконференций «живые» бизнес-встречи станут ненужными и ездить каждый день в город на работу будет незачем. Говорили, что крупные города опустеют, а люди будут больше работать дома, чем в офисе.

Точно так же говорилось о появлении «кибертуристов» – любителей лежать на диване и одновременно путешествовать по миру, разглядывая достопримечательности через Интернет на экране компьютера. Отсюда упадок туристического бизнеса. Вместо покупателей возникнут «киберпокупатели», за которых ходить по магазинам будет компьютерная мышка. Торговые центры и гипермаркеты разорятся. «Киберстуденты» будут посещать занятия виртуально, а втайне играть в видеоигры и пить пиво, а университеты закроются за отсутствием желающих учиться.

Вспомним также о судьбе видеотелефона. На Всемирной выставке 1964 г. компания AT&T показала новую систему. Она потратила около 100 миллионов долларов на разработку телеэкрана, который мог бы подсоединяться к телефонной сети и показывать вам вашего собеседника, а ему – вас. Идея провалилась: AT&T сумела продать всего около ста таких аппаратов, ведь каждый из них стоил порядка миллиона долларов. Эта неудача обошлась фирме очень недешево.

Наконец, неизбежной считалась и гибель традиционных средств массовой информации и развлечений. Некоторые футуристы предсказывали, что Интернет, подобно колеснице Джаггернаута, раздавит живой театр, кино, радио и телевидение, которые скоро можно будет увидеть только в музеях.

На самом деле произошло обратное. Транспортные пробки стали настоящей проблемой и неотъемлемой чертой городской жизни. Люди в рекордных количествах едут за рубеж, вследствие чего туризм превратился в одну из наиболее стремительно развивающихся отраслей. Покупатели, несмотря на экономический кризис, наводняют торговые площади. Университеты, вместо того чтобы продвигать виртуальное образование, по-прежнему регистрируют рекордное количество студентов. Конечно, число людей, которые предпочитают работать дома или общаются с коллегами на телеконференциях, выросло и продолжает расти, но города вовсе не пустеют. Вместо этого они превращаются в громадные мегаполисы и разрастаются во всех направлениях. Да, сегодня очень просто вести видеоразговоры в Интернете, но большинство людей неохотно снимается на видео и предпочитает встречаться с друзьями «в реале». И разумеется, Интернет кардинально изменил весь медиаландшафт, и теперь медиагиганты размышляют о том, как лучше зарабатывать в Сети. Все это так, но об исчезновении телевидения, радио и живого театра речи не идет. Огни Бродвея и не думают гаснуть.

Принцип пещерного человека

Почему же не оправдались предсказания, о которых мы говорили? Мне кажется, люди в основном не идут на подобные изменения из-за того, что я называю Принципом пещерного человека. Генетические и палеонтологические данные говорят о том, что современный человек, который выглядел уже в точности, как мы с вами, вышел из Африки более 100 000 лет назад, и нет никаких указаний на дальнейшие серьезные изменения в структуре мозга или личности вида Homo sapiens. Анатомически человек того времени идентичен современному человеку: если вымыть его, побрить, одеть в костюм-тройку и привести на Уолл-стрит, физически он будет не отличим от окружающих. Из этого можно сделать простой вывод: наши нужды и мечты, наша личность и наши желания, вероятно, не слишком изменились за последние 100 000 лет. Вероятно, мы мыслим примерно так же, как наши пещерные предки.

Все очень просто: всякий раз, когда возникает конфликт между современной техникой и желаниями наших примитивных предков, эти самые примитивные желания всегда побеждают. Всегда. Это и есть Принцип пещерного человека. К примеру, пещерному человеку необходимо было «доказательство успешной охоты». Недостаточно в красках описать, какой замечательный олень, скажем, от тебя ушел или какая громадная рыбина сорвалась с крючка. Другое дело – свежая добыча в руках или на плечах, а охотничьи рассказы умеет выдумывать любой неудачник. Точно так же и сегодня: имея дело с электронными документами, мы нуждаемся в вещественном подтверждении – распечатке. Мы инстинктивно не доверяем электронам, бегающим по компьютерному экрану, а потому распечатываем письма и отчеты, даже когда в этом нет необходимости. Именно поэтому безбумажный офис оказался пустышкой.