Мовчання Людвіга Больцмана (Віктор Морозов)
S = k log W Створювачем імовірнісної теорії ентропії був Людвіг Больцман. Своїми поглядами він уперше звернув увагу наукової спільноти на глибинні механізми будь-яких змін матерії. Надаючи особливого значення філософським питанням природознавства, як міг боровся з консервативними поглядами вчених на той час, які у своїй більшості вважали тоді атомні і молекулярні уявлення наївними і ненауковими.
Дивно виглядала несхожість (і одночасно подібність) тієї історії, яку пережив Л. Больцман, відкривши свою «функцію станів», і К. Шеннон, який був вкрай стурбований ейфорією в наукових колах у міркуваннях про ентропію та інформацію. Але треба віддати йому належне, К. Шеннон виборював суворий підхід до використання як математичного апарату теорії інформації, і висунутих новою теорією загальних ідей. Однак наукова спільнота і цього разу не особливо прислухалася до доводів тепер іншого сумлінного вченого, продовжуючи нестримно впроваджувати поняття «інформація» усюди. Дуже часто це відбувалося на основі поверхневих аналогій або як модні терміни, без глибокого проникнення в їх суть. Поступово мало кого стало цікавити, що теорія інформації, що склалася, має не універсальний, а прикладний характер. У цій теорії біт, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт та будь-яка інша одиниця виміру не враховує головного – фундаментальних властивостей інформації. В результаті:
У нас входять істини святі одним випадковим рядком. Але ллються в голови порожні Помії слів густою річкою. (А. Зінов'єв)
Звичайні відомості про все на світі тепер течуть у голови людей нескінченним потоком і фактично замінюють їм поняття «інформація», а погоня за IT-технологіями – її фундаментальнийсенс. Уявлення про інформацію, що склалося, все далі і далі відводить всіх від розуміння того, чим вона є насправді. Все це говорить про те, що рано чи пізно доведеться відкривати поняття «інформація» знову, повернутися до теорії Л. Больцмана та уважно подивитися на його «функцію стану». Ця знаменита формула явно відбиває можливість різноманітного характеру руху на системі, що з величезної кількості мікроскопічних тіл. Але ж вона приховує можливість унікального внутрішнього стану системи – «абсолютного спокою».
Фізика успішно застосовує поняття, які тією чи іншою мірою відображають стан внутрішнього спокою матеріальної системи: «абсолютна температура тіла», «абсолютно чорне тіло», «темна матерія», «темна енергія» тощо. Всі ці статки з різних сторін характеризують поведінку матеріальної системи, але є одна, яка стоїть дещо окремо від усіх, – «сингулярність». Однак сказати про сингулярність щось конкретне сучасна наука не може, оскільки всі параметри цього стану, згідно з її сучасними уявленнями та теоріями, звертаються в нескінченність. Будь-які інші відомі стани матеріальної системи припускають можливість того чи іншого фізичного виміру, але не сингулярність. І тут важливо звернути увагу, що у науці «функція стану» Л. Больцмана є єдиною величиною, яка вимірюється фізично, а обчислюється. Завдяки цьому імовірнісна теорія ентропії Л. Больцмана може допомогти скласти уявлення про унікальний стан матеріальної системи, яка вдало названа «сингулярністю». Минаючи ентропію системи, іншої можливості проникнути в її сингулярність немає, тому що виміряти там фізично щось неможливо. Для сингулярності жодноговимірювального інструменту немає, і створити його принципово неможливо. Тим часом, для «функції стану» в сингулярності немає нічого незвичайного, тому що це одне з можливих її значень, коли ентропія в системі досягає своєї межі, максимуму. Насправді такий граничний стан, мабуть, характеризується тим, що полі і матерія у системі можуть протягом фізично нерегистрируемого миті співіснувати, не взаємодіючи друг з одним. Таку фізично невловиму мить саме собою, як процес, як внутрішній стан системи, виміряти неможливо. У певному сенсі будь-який технологічно складний фізичний експеримент як критерій істини тут не працює. Він у сенсі марний, оскільки кількісні і якісні властивості системи може сингулярності хіба що співіснують окремо друг від друга. Цієї миті два альтернативні стани системи, бути їй полем або матерією, стають рівноймовірними – внутрішній рух у системі прагне зосередитися у полі, а спокій – у її матерії. При цьому одна частина системи, її матерія прагне поглинути будь-яке можливе випромінювання, але нічого сама не випромінює, а інша її частина, поле, все випромінює, але нічого не поглинає. Матеріальні об'єкти, що підтверджують у тому чи іншому вигляді існування сингулярності, можна спостерігати та вивчати, але зрозуміти її через різноманіття фізичних взаємодій неможливо. Всі ці об'єкти ніби випадково «розкидані» по всесвіту і існують, наприклад, як незрозумілі досі «чорні дірки» та зірки. Складність розуміння фізичної сингулярності у тому, що кількісні виміри цього стану мають вторинне допоміжне значення. Головне в сингулярності, як і інформації, – якісна сутність цих явищ. зацій причині моделювання сингулярності, всупереч уявленням, не становить особливої труднощі. Складно не моделювати сингулярність, а сприймати, інтерпретувати результат в рамках сформованих у науці уявлень. Його складно поєднати з реальністю, оскільки він суперечить звичним уявленням про навколишній світ та інформацію. Наприклад, для фізика-експериментатора такий результат може здатися немислимим без традиційних та звичайних для нього кількісних характеристик. Але треба розуміти, що в стані сингулярності реальна матеріальна система подібна до «абсолютно чорного тіла» і «абсолютно яскравої зірки» одночасно. Реальний об'єкт у цьому стані стає невидимим спостерігачеві і з боку матерії, і з боку поля, оскільки будь-яке світло, що падає на нього, буде тільки поглинатися як «абсолютно чорним тілом», так і його протилежністю, «абсолютно яскравою зіркою». Така подвійна система для спостереження невидима, вона «розчинена» водночас і у тьмі, і в потоці будь-якого СВІТУ. Ось і «функція стану» Л. Больцмана про реальну сингулярність говорить лише те, що матеріальна система може фізично пропасти з поля зору для будь-якого спостерігача, експериментатора. Але те, як із невидимого стану вона стає видимою, ця формула у сучасному вигляді продемонструвати не може. Ця формула дає спостерігачеві, фізику-експериментатору уявлення лише про деякі поверхневі відомості того, що відбувається з вже видимою, спостерігається матеріальною системою. Але сам процес виходу системи зі стану «сингулярності», коли ймовірності у «функції стану» починають відрізнятися, неминуче залишається за рамками розуміння. Для будь-якого спостерігача, який має лише «функцію стану», процес поділу СВІТЛА і ТЕМРИ прихований ізалишається таємницею. Всі можливі стани системи, що відображаються цією функцією, без процесу поділу СВІТЛА і ТЕМРИ – лише результати, але не сам акт їх виникнення, зміни.
Інформація та сингулярність – два феномени, які доповнюють один одного. Однак уявлення про їх єдність сьогодні відсутнє, що перешкоджає розвитку науки, філософії та культури мислення загалом. Проникнення в сингулярність, її моделювання може продемонструвати дивовижний факт того, що мінімальна інформація щодо замкнутої системи за формою тотожна максимально досяжному її значенню. Інакше висловлюючись, мінімальна інформація формою потенційно містить і тому здатна відобразити нескінченність, можливість руху, зміни, розвитку у ній будь-яких систем.
Так сталося, що Л. Больцман не встиг продовжити свої пошуки у напрямі пояснення масштабу того явища, яке виявилося прихованим за його «функцією стану». Але, попри це, його внесок у можливість появи реальної основи єдиної науки є унікальним. Л. Больцман йшов усупереч загальноприйнятим поняттям науки свого часу, яка після нього лише «злегка» скористалася його уявленнями про роль хаосу, ентропії, інформації. Поверхневий прикладний інтерес до теорії Л. Больцмана став причиною того, що наука сама заклала під свій нефундаментальний фундамент інформаційну «бомбу». Вона ще не спрацювала поки що, але є всі підстави сподіватися, що рано чи пізно це обов'язково станеться. І міць такого заряду не піде в жодне порівняння з відомими зараз джерелами енергії. Причиною такого справжнього інформаційного вибуху буде якісно інше джерело, що містить нескінченну та «абсолютно чисту енергію», – енергію активації розуму, розуму, інтелекту людини, колективної свідомостілюдей.