Коллектив авторов - Теории всего на свете

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!

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.

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».)