«В Англии такого нет». Известный математик Роджер Пенроуз поддержал идею создания в России научного городка для школьников и студентов

Математики – все-таки поразительные люди. Они мыслят как-то по-другому, чем абсолютное большинство, – для них в мире все упорядочено, а цифры и уравнения имеют сакральный смысл, способный объяснить и красоту, и гармонию, и основы бытия. Даже собираясь в гости к Богу, они, как сэр Роджер Пенроуз, хотят выяснить, «являются ли мировые константы и те численные значения, которые есть в нашем мире, случайно установленными или это результат какой-то встроенной в мир математики?».Своим, ни на кого не похожим взглядом – и поэтому почти не признанным, в отличие от достижений – на математику, физику, космологию и философию Пенроуз готов делиться с щедростью гения с каждым, кто пожелает слушать. Таких в России, как оказалось, на удивление много. МГТУ им. Баумана и Институт гиперкомплексных систем в геометрии и физике добивались визита живого классика (и одновременно бунтаря) несколько лет, и – вот удача! – сэр Роджер недавно посетил нашу страну с довольно длительным визитом. Нам удалось отследить самые яркие следы этой кометы на российском небосклоне.

Круги Времени

Итак, представим нашего героя: сэр Роджер Пенроуз (Roger Penrose) родился в Колчестере (Англия) 8 августа 1931 года. Оба родителя – медики, страстно интересовавшиеся геометрией. Любовь к математике мальчику привил отец, Лайонел Пенроуз – генетик, профессор Университетского Колледжа в Лондоне. Вместе с отцом в юности Роджер открыл две классические невозможные фигуры – невозможный треугольник и бесконечную лестницу (знаменитый художник Морис Эшер, чьими рисунками и вдохновились Пенроузы, впоследствии посвятил этим фигурам две новые свои картины). Окончил Кембридж. Преподавал математику в Оксфордском университете и геометрию в Грешемском Колледже в Лондоне. Почетный профессор многих зарубежных университетов.

Разработчик теории твисторов, автор теорий, связанных с квантовым сознанием, квантовым скачком, квантовой биологией. Издал ряд научных трудов – «Новый ум короля», «Тени разума», «Путь к реальности», «Круги времени». Член Лондонского королевского общества, среди наград – премия Вольфа по физике (совместно со Стивеном Хокингом), медаль Альберта Эйнштейна, медаль Копли, Королевская медаль Лондонского королевского общества и прочая-прочая. В 1994 году королева Великобритании присвоила ему рыцарский титул за выдающиеся заслуги в развитии науки.

И вот, представьте себе, этот гигант мысли – в жизни не чопорный британский джентльмен, а наискромнейший человек с застенчивым выражением лица, – готов излагать свои размышления, для которых недурно бы знать теорию относительности и квантовую механику, максимально возможно доступным языком, с помощью наглядных примеров и нарисованных им самим картинок. Так, в частности, он объяснял свою революционную теорию происхождения Вселенной на публичной лекции в московском Политехническом музее (были еще две лекции в Бауманке, но там уровень посложнее). Желающие могут послушать самого автора теории в интернете: http://elementy.ru/penrose

Итак, современная наука говорит нам, что когда-то (более 13, 7 миллиардов лет) назад Вселенная началась с Большого взрыва, до которого ничего не было. Это ничто сгустилось до состояния сингулярности, то есть крошечной точки, в которой температура, плотность и энтропия (мера всеобщего беспорядка) достигли бесконечности. Дальше Вселенная начала расширяться (поэтому эта модель Вселенной называется инфляционной) с бешеной скоростью. Упорядоченность возрастала, а плотность и температура падали. Такова логика господствующей в современной космологии и физике квантовой механики.

Но она приходят в большое противоречие с законами классической физики, замечает сэр Роджер и огорчается, что коллеги его упорно обходят молчанием. Согласно главному постулату физики – второму закону термодинамики – энтропия в замкнутой системе неизбежно должна возрастать со временем. «В Англии она тоже растет», – не преминул пошутить сэр Роджер. Значит, мера хаоса во Вселенной сейчас неизмеримо больше, чем была в самом начале. Получается парадокс – квантовая механика требует Большого взрыва и полного хаоса в начале, а классическая физика – первоначальной упорядоченности.

Пенроуз считает, что устранить противоречие призван неучтенный феномен – гравитация, только она может свести воедино квантовую механику и общую теорию относительности Эйнштейна, на которую опирается ученый. В момент Большого взрыва, утверждает наш герой, все фундаментальные взаимодействия находились в максимально хаотичном состоянии, и только гравитация была максимально упорядочена.

Сам Эйнштейн, как известно, выступал против принципа неопределенности квантовой механики, произнеся свое знаменитое: «Бог не играет в кости». Он настаивал на том, что нам только кажется, будто Бог играет с нами в кости, потому что мы не всё понимаем. Тем самым он первым сформулировал гипотезу скрытой переменной в уравнениях квантовой механики. Пенроуз считает, что эта переменная – гравитация.

А для того, чтобы понять, почему случился Большой взрыв, Пенроуз призывает заглянуть… за него. Для наглядности он предлагает воспользоваться математическими фокусами – на самом деле последние у Пенроуза поистине виртуозны и достойны серьезнейшего изучения (его мировая научная известность начиналась с одного из них).

– Я покажу вам два математических фокуса, – заявил на лекции в Политехническом музее ученый. – Я попытался растянуть эту точку Большого взрыва и превратить ее в линию, также я сжал бесконечность удаленного будущего – и оба «края» превратились в границы.

Этот трюк – на самом деле конформная геометрия пространства-времени, призванная искусственно устранить, сгладить или сквошнуть (squash) бесконечность, как бы доопределить ее до конечности. Ее пример можно увидеть на одной из картин Мориса Эшера. Таким образом, наша Вселенная – не единственная, она имеет начало и конец, точнее, как говорит Пенроуз, это лишь один из эонов ее бесконечных перерождений. В общем, Вселенная, условно говоря, похожа не на конус с основанием в момент Большого взрыва, как ее рисуют, а на ствол бамбука, состоящий из участков-эонов. Это поистине революция и в космологии, и философии – ведь всем нужна была точка отсчета. И как теперь быть без нее? Этак можно договориться до Творца, Который был всегда и везде.

«Фокусы» – не единственный аргумент цикличности Вселенной. Куда солиднее выглядят свидетельства, полученные при изучении реликтового или космического микроволнового фонового излучения, дошедшего до нас, как считается, с момента создания Вселенной. Пенроуз же согласен со своим учеником и коллегой Полом Тоддом, что это следы предыдущего расширения и сжатия Вселенной. А месяц с небольшим назад Пенроуз и другой его коллега Ваха Гурзадян опубликовали статью, в которой обратили внимание ученых на концентрические круги в реликтовом излучении, которые и должны, по их идее, расходится во Вселенной после каких-то грандиозных космических катаклизмов.

Например, после столкновения и поглощения друг другом галактик (наша через сотни тысяч лет тоже может столкнуться с галактикой Андромеды – вернее, это будет столкновение черных дыр) или взрыва последней черной дыры, на котором, вероятнее всего, закончится текущий эон Вселенной. Черные дыры – еще один любимый предмет обсуждения Пенроуза, ведь там еще раз встречается эта загадочная сингулярность (как и в точке Большого взрыва) – состояние, при котором не действуют законы известной нам физики. Но здесь, в отличие от Большого взрыва, мера хаоса – высочайшая из возможных. Кстати, именно изучение черных дыр, считает Пенроуз, может продвинуть нас в нахождении во Вселенной разумной жизни.

– Если предположить, что где-то существует высокоразвитая цивилизация, которая может посылать сигналы из одного эона в другой, то каким образом она могла бы это сделать? – поделился с российскими журналистами ученый. – Для этого, вероятно, нужно манипулировать супермассивными черными дырами.

Когда в удаленном от нас на миллиарды лет будущем схлопнется последняя черная дыра во Вселенной, энтропия гравитации опять станет практически нулевой, материя упорядочится и начнется новый эон.

Здесь Пенроуз, как и другие космологи (большинство не разделяет его смелых взглядов), подходит к главному вопросу, который наука объяснить не в состоянии: а как возникает эта сингулярность, рождающая новые эоны Вселенной? Что это за «бесконечно сложная и упорядоченная форма материи», на которую не распространяются законы физики?  И опять-таки, не подходит ли это определение подозрительно близко к акту Сотворения мира?

Сэр Роджер отчасти с этим соглашается, несмотря на то, что считает себя атеистом. Как говорил он в одном из интервью: «Я не верю ни в какие религиозные концепции. Но есть какой-то порядок в мире. И то, что сознание имеет какое-то отношение к тому, как устроено мироздание, – конечно, я в это верю. Для меня слово «бог» предполагает какой-то разум. Это то самое сознание, которое предшествует пониманию».

Именно поэтому, считает Пенроуз, создание искусственного интеллекта невозможно.

– Конечно, компьютеры могут уже производить такие вычисления, которые не под силу людям, – популярно объяснил мне на пресс-конференции сэр Роджер. – Но если вы используете их, чтобы, к примеру, расшифровать астрофизические явления, вы сами должны сначала понять, какие вычисления нужно производить, от каких физических процессов это зависит и т.д.… Компьютер этим свойством сознания обладать не может.  Понимание – это качество, которое мы вносим в наше общее дело.

Тут уже недалеко и до определения души.

– Чтобы ответить на вопрос, есть ли душа, мне нужно техническое определение, – как истинный ученый говорит Пенроуз. – Я думаю, что существует что-то, что мы не понимаем с точки зрения современной науки. Пока у нас нет достаточных оснований говорить, что мы хорошо знаем эту проблему.

Так все случайно, или Бог не играет в кости?

– Я не знаю, – признался когда-то наш герой, понявший, кажется все, кроме главной тайны. – Но мне не нравится, когда бог играет в кости. Я бы предпочел думать, что поведение бога кажется случайным, но не является таковым…

И еще:

– Я не могу себя представить на месте бога. Я верю, что есть абсолютные истины и абсолютная красота. А слово «бог»… ну, оно мне не помогает…

В Россию с любовью

82-летний Пенроуз приехал в Россию не случайно. Как рассказал нам один из организаторов визита, его привлекли сюда… бабушка, Бауманка (новые исследования) и необычные теории ученых из НИИ «Института гиперкомплексных систем в геометрии и физике».

Сначала о бабушке.

– Когда я был в СССР в 1980-е годы, мама меня попросила найти дом, в котором жила ее мама, моя бабушка, – доверил нам свою семейную историю сэр Роджер. – Она родилась в Латвии, жила в Петербурге, а потом уехала в Англию и вышла замуж за моего деда. По какой-то странной причине, может быть, из-за разности исповеданий (родственники с материнской стороны – евреи), бабушка совершенно прервала связь со своей семьей в России, все скрывала, ее фамилия была неизвестна даже моей маме. Это потом мы уже узнали. Я нашел этот дом. Сейчас мы выясняем, остались ли в Санкт-Петербурге или Москве мои родственники по крови (потомки брата бабушки)…

В МГТУ им. Баумана Пенроуз прочел две лекции и с интересом послушал о достижениях крупнейшего технического вуза России. Не меньше заинтересовали его и идеи сотрудников НИИ «Институт гиперкомплексных систем в геометрии и физике». Организация сама по себе интересна своей уникальностью – это первый и, вероятно, единственный в нашей стране частный институт, занимающийся фундаментальными научными исследованиями и при этом не боящийся альтернативных гипотез построения Вселенной, о чем не преминули рассказать английскому гостю.

– В такой области науки, которая еще не получила признания, государство не может себе позволить финансовый риск, а бизнес может, – пояснил нам директор НИИ Дмитрий Павлов. – Я рискую своими средствами, уговариваю своих друзей-бизнесменов, потому что если мы окажемся правы и будущее физики хотя бы отчасти окажется связанным с гиперкомплексными числами, с геометрией, которая устроена более интересно, чем доминирующая сегодня псевдориманова с ее производными, тогда оправдаются не только наши инвестиции, но любые. Но вероятность этого, конечно, не 100 процентов.

Это безумство храбрых, безусловно, по душе сэру Роджеру. Пенроуз не только побывал на двух семинарах и выслушал идеи российских коллег Сергея Сипарова и Сергея Кокарева, предлагающих «новую физику» нашего мира, но и одобрил их.

– Доклады, сделанные на днях моими коллегами, представляют собой примеры двух подходов, которые оригинальны и сильно отличаются от того, что имеется в мэйнстриме, – заявил сэр Роджер на пресс-конференции по итогам визита в Россию. – Они являются полностью самосогласованными и хорошо продуманными. Это как раз то, что и хотелось бы иметь в науке: открытая дискуссия, оригинальность идей, допущение права на ошибку – верны они или нет, возможно, эти идеи натолкнут на какие-то другие идеи. Я всеми силами поддерживаю такую деятельность…

Что еще важнее, ученый с мировым именем объявил о поддержке проекта НИИ «Институт гиперкомплексных систем в геометрии и физике» научно-образовательного центра для школьников и студентов в России. По словам Дмитрия Павлова, в случае административной помощи властей (строительство центра предполагается рядом с подмосковным наукоградом Королев) и привлечения денег из бизнеса идея может воплотиться в течение 2-3 лет. Это должен быть мини научный городок, созданный по образцу тех, что уже давно работают на Западе, в частности, при Институте высших научных исследований под Парижем. В нем ученые и студенты вместе живут, и учат(ся) и общаются.

– В Англии, насколько мне известно, такого нет, – признался сэр Роджер. – Поэтому желаю вам всяческой удачи в вашем начинании. Проект научно-образовательного центра важен для дальнейшего развития науки как в России, так и в мире.

***

Из ответов Роджера Пенроуза на пресс-конференции в РИА Новости:

– Кто были ваши учителя?

Я начинал как математик, учился в Университетском колледже в Лондоне на кафедре математики – мы рассматриваем в Англии чистую математику и прикладную. В то время я концентрировался на чистой математике. Я сделал то, что считал достаточно оригинальным, и на этой основе мне позволили заниматься чистой математикой, алгеброй, геометрией в Кембридже и я работал там под руководством известного ученого Уильяма Ходжа. Я тогда еще не знал, что он станет знаменитым, мы имели в группе четыре человека, потом осталось только два – я и Майкл Тиа, достаточно известный математик в физике.

Я думаю, один из важных моментов, повлиявших на мое обучение студента на 1-х курсах – это свобода, которую я имел. Я посещал параллельно 3 курса, которые не имели никакого отношения к математике. Это были лекции знаменитого спец-та в области космологии, другой блестящий курс по квантовой механике проводил еще более известный ученый Поль Дирак. Этот курс был очень ясен, понятен, точен, благодаря ему я очень хорошо понял квантовую механику. Я прослушал еще один курс – по математической логике. Оттуда я узнал о машине Тьюринга, об основах современной вычислительной техники.

Я думаю, это были те вещи, которые сформировали меня. Курс Дирака дал понятия об ограничениях квантовой механики, курс по логике буквально сообщил мне, каким образом мы можем преобразовывать вычисления, чтобы глубоко понимать математику. Это сформировало мой философский взгляд и, думаю, повлекло за собой создание моей книги «Новый ум короля». Также я получил очень много от своей дружбы с Дэннисом Шерманом. Мы были хорошими друзьями и проводили много времени вместе, в которое он пытался из меня сделать в большей степени физика, чем математика. Он был моим вдохновляющим учителем. У него здорово получалось популяризировать теорию космологии. Когда появилась теория Большого взрыва, с философской точки зрения это было интересно и захватывающе. Одна из причин, почему эти модели были введены, то, что в то время существовало большое противоречие между возрастом Вселенной, которая была моложе, чем некоторые знакомые нам древние системы звезд. Полагали, что Большой взрыв зародился позже рождения этих звезд. Отсюда парадокс, почему так получилось. С философской точки зрения эта новая теория интересна, потому что помогает не прибегать к этому парадоксу и баланс восстанавливается.

Я рассказывал о конформной циклической геометрии в своей другой книге «Круги времени». Она говорит о моей модели пространства-времени, об эонах, которые не находятся в стационарном состоянии, а которые постоянно развиваются – от Большого взрыва расширяются и потом снова приходят к Большому взрыву, с которого начинается новый эон. Это достаточно любопытный сценарий, я пытаюсь привлечь к нему других ученых. Думаю, когда-нибудь мы получим доказательства теории.

– Любой простой смертный подтвердит вам, что человек руководствуется в принятии решений не столько логикой, сколько эмоциями и интуицией. Так почему же сторонники создания искусственного разума не поймут этого?

– Об искусственном интеллекте (ИИ) я говорил в книгах «Новый ум короля» и «Тени разума». Идеи ИИ были сформулированы, еще когда я был аспирантом. На том бы этапе я был бы, наверное, сторонником сильного ИИ, которые считают, что наш мозг – вычислительная машина. Но вопрос, каким образом это делается. Мы можем, конечно, создать машины и мощность этих машин будет превышать ту мощность, которую мы можем получить в результате взаимодействия нейронов. Когда мы говорим о мыслительной деятельности, очень важно разделять сознательное мышление и несознательное. Чтобы переместиться на стуле, ваш мозг передает мышцам сигналы, но все это делается бессознательно. Я думаю, в мозге человека происходит много процессов, которые могут быть объяснены такими подходами.

Но гораздо больше моментов вовлечено, когда мы говорим о сознательном мышлении. Когда мы говорим об эмоциях, о восприятии цветов, красоты, какие чувства вызывают в нас музыкальные произведения, – это то, что происходит на уровне сознания. Я не думаю, что я смогу хорошо ответить на ваш вопрос, потому что я не знаю, что происходит в мозге человека. Я думаю, мы должны понимать, что здесь есть связь с математикой. Думаю, то, что мы понимаем под математикой, может быть в полной мере быть смоделировано на компьютере. Это теория, сформулированная Аланом Тьюрингом. Она звучит таким образом: если вы можете объяснить какие-то результаты, вам нужны обычные простые числа. Но когда вы выводите такие математические заключения, вы должны сделать выводы и понять, правдивы они или нет, какими правилами вы руководствовались.

Некоторые люди, которые занимаются ИИ, используют правила, которые мы можем и не понять. Как, например, можно объяснить естественный отбор? Конечно, с помощью опыта, пришедшего к нам от наших отдаленных предков. Это тот аргумент, который я бы использовал, и он достаточно убедителен, и мы не исходим из чистых вычислений в данном случае.

Если это не вычисления, тогда что? Некоторые люди скажут: в мозге происходит что-то загадочное, что не может быть объяснено наукой. Я так не считаю. Это может быть объяснено наукой, просто такая наука еще не существует. Может быть, это выходит за рамки существующей науки…

Когда я писал работу «Новый ум короля», я видел, что это может стимулировать молодых ученых и заинтересовать ученых, работающих в других областях. Например, Стивен Кэмерон, анестезиолог из США, интересовался, что происходит, когда усыпляешь людей. Оказалось, что анестезирующие препараты действуют на определенные участки мозга. Очень вероятно, что фундаментальные компоненты за пределами квантовой механики и физики должны быть необходимы. Если вы спросите, возможен ли сильный ИИ, если это означает вычисления – то нет. Компьютер никогда не получит настоящего сознания.

– Вы будете участвовать этим летом в конференции в Нью-Йорке «Глобальное будущее-2045», где активно обсуждают проблему создания аватара…

– Если это отдельное сознание, то я в это не верю. Для этого нужен компьютер, у которого будет свое собственное сознание. К тому же, если это будет существо сознательное, у нас с вами будет моральная диллема, чтобы вернуть его на Землю. Но если это робот, управляемый вами, например, на далеких планетах, тогда возможно. Это можно исследовать. Вы, сидя здесь, имеете датчики, двигаете руками здесь, и потом это отражается в роботе. Но это усложняется задержками во времени. Представьте, робот забирается на скалу: сначала он поставит одну руку, а потом будет ждать, пока придет сигнал передвинуть другую и т.д. Это может быть неэффективно.

– Есть ли среди ваших учеников перспективные, кто мог бы быть продолжателем ваших идей, исследований, кем гордитесь?

– В настоящее время у меня есть очень хороший студент и мы обсуждаем эти идеи. В прошлом у меня было много студентов, которые достигли больших успехов. Это здорово – иметь таких учеников.

– Как изменилась Россия?

– Конечно, Москва изменилась – и в политическом смысле и других. Я вижу и ценю эти перемены. С другой стороны, остались традиции. Мы с женой и сыном в этот раз сходили на симфонический концерт и в Большой театр. Это было здорово – видеть, как сохранилась ваша культура. Я был и в Санкт-Петербурге, тоже видел огромные перемены. Но порадовался, что культурные шедевры оказались не разрушенными.

Фото Ирины Лесковой