Прокатимся по телеграфу?

Было время, когда телеграф занимал в общественном сознании примерно ту роль, которая сейчас отводится Интернету, да, пожалуй, и не одному Интернету, a Интернету, совокупленному с сотовым и спутниковым телефоном. Не зря же великий вождь мирового пролетариата учил захватывать телеграф в первую очередь, вместе с почтами и мостами. (То, что экстремисты выбирают из всех средств связи наиболее совершенное, подтверждает тот факт, что террористы из "Сендеро Луминосо", то есть "Светлого Пути" - название точь-в-точь для передового колхоза, - захватив резиденцию японского посла в Лиме, сразу же начали гнать через Интернет свои агитационные материалы всему миру.)

Представление об особом месте телеграфа сохранялось в общественном сознании и после того, как появились и начали широко использоваться другие средства электронной связи - телефон, радио, телекс... Поэтому нет ничего удивительного в том, что когда Норберт Винер хотел проиллюстрировать важную роль информации, то он воспользовался "телеграфным" примером. Речь идет о передаче по телеграфу ЧЕЛОВЕКА!!! Речь (напомню, что дело было задолго до появления мультимедийных передач в сетевой электронной почте) шла о том, что неким устройством человек сканируется в каждом своем атоме, затем информация об этом, преобразованная в код, к примеру телеграфный, передается в пункт назначения, где по полученным данным пассажира восстанавливают заново.

Идею Винера подхватили популяризаторы и бодрое племя научных фантастов. Это же великолепно!!! Очень рентабельный и быстрый способ передвижения. Представьте себе, можно путешествовать со скоростью самого быстрого коммуникационного средства. Хочешь - в зеленную лавку на соседней улице, а хочешь - в другую галактику... Восторг по поводу перспективного коммуникационного средства длился долго, до середины шестидесятых годов. Тогда выдающийся польский писатель и мыслитель Станислав Лем немного охладил пыл жаждущих дешевых и удобных путешествий. В своей "Сумме технологии" (название этой книги перекликается с "Суммой Теологии" - сводом богословской учености средних веков - Фомы Аквинского; да и на стиль самого Лема, хоть и подчеркивающего всегда свою антиклерикальность, католическая культура Польши наложила неизгладимый отпечаток, подобный тому, который можно увидеть в работах многих польских математиков) пан Станислав отметил, что передача человека по любому каналу связи будет эквивалентна не транспортировке, а копированию (таково уж свойство информации!). Поэтому при подобных способах путешествий будут множиться двойники, или, того хуже, придется после каждой отправки ликвидировать исходную копию, то есть просто-напросто убивать пассажира... Представляете себе, что получается? Собрались съездить на пикничок, а в результате на пикничок отправляется кто-то другой, а вас "замочат" на станции отправления. Утешит ли вас то, что тот, другой, будет являться точной вашей копией? Ну а в другом, более гуманном, варианте двойник будет веселиться на зеленой травке, а вы будете шататься по городу, не зная, как убить время. На природу-то поехал он, а не вы... Конечно, это несколько разочаровало любителей теле(графной)портации, но, по-моему, не убедило их до конца. Ну убьют, а что, человек, - не умирает, что ли... И мало ли народу убили в двадцатом веке... Так что, ради благой цели... Увы, придется разочаровать и этих лихих мечтателей. Транспортировка человека по каналам связи по-прежнему невозможна в век информационных супермагистралей и многополосного Долби-вещания в Сети, так же, как она была невозможной в век фототелеграфа, отдаленным потомком которого является барабанный сканер, в котором сканируемое изображение закрепляется на массивном барабане. Причина этого кроется в самом устройстве мироздания и так же фундаментальна, как Первое и Второе начала термодинамики, не дающие возможности создать вечные двигатели первого и второго рода соответственно.

Имя этой причины - принцип неопределенности Вернера Гейзенберга. Состоит он в том, что минимальное количество энергии, которое будет передано системе при проведении измерения, w, естественно, исказит ее первоначальное состояние обратно пропорционально времени измерения.

Вы можете померить состояние системы очень быстро, но при этом вы внесете в нее такие изменения, что говорить о точности ваших измерений просто не приходится. На уровне бытового сознания это может быть сравнимо с тем, что человек сунет свою голову в микроволновую печь большой мощности... Или, другой вариант, вы можете проводить измерения очень долго. Но при этом - увы! - вы потеряете динамическую информацию. Сознание человека ведь не записано в чем-то неизменном, типа кристалла (а на квантово-механическом уровне и составные элементы кристалла находятся в постоянном движении!), оно представляет собой совокупность динамических процессов, и "заморозить" их, то есть зафиксировать при измерении, невозможно. При этом опять будет утрачена исходная информация...

Никакие усовершенствования сканеров не помогут преодолеть этот барьер, точно так же, как никакие композитные сверхпрочные и сверхлегкие материалы не помогут создать вечный двигатель. Соотношение Гейзенберга - фундаментальный принцип природы, и следует только удивляться, что так много людей, сдававших в свое время квантовую механику, забывают о нем. В эпоху вакуумных электронных ламп, функционирование которых с достаточно большой точностью можно было описать с помощью классической электродинамики Максвелла, это пренебрежение далекой от жизненно важных потребностей дисциплиной еще можно было понять. Ну объяснила с помощью уравнения Шредингера квантовая механика с большой точностью наблюдаемый спектр атома водорода во всем его многообразии серий Лаймана и прочих... Ну и что? Кто в повседневной жизни нуждается в этих сведениях, кроме астрофизиков и спектроскопистов, да и то, последние - не очень... Но сейчас положение изменилось радикально. Не знаю, остался ли в современном персональном компьютере хоть один элемент, который можно рассчитать и спроектировать без применения квантовой механики. Все полупроводниковые устройства, все новомодные оптические и оптико-магнитные элементы массовой памяти полностью обязаны своим существованием квантовой механике. Умрут, вытесненные жидкокристаллическими панелями, вакуумные электронные трубки в дисплеях - похоже, что это произойдет еще в этом веке, - и таких элементов не останется вообще... А осведомленность не только что широкой публики, работающей с компьютером, но даже и инженеров-радиотехников в принципах квантовой механики убийственно низка…

Раньше была надежда, что эту проблему можно преодолеть за счет специализации. Один рассчитывает квантово-механические процессы в тоннельных диодах, но не умеет держать в руках паяльник. Другой встраивает полупроводниковые приборы в схему, но не имеет никакого понятия о том, на основе каких физических принципов они действуют. До какой-то поры это срабатывало, но сейчас положение должно измениться. Пентагон сейчас финансирует разработки квантового компьютера. Чем эта машина должна отличаться от обычных?

Обычную ЭВМ мы могли спроектировать и отладить по частям. (Я, конечно, имею в виду только архитектурно-логический уровень, когда не учитываются присутствующие в реальном образце проблемы электромагнитной совместимости, охлаждения компонентов и т. п.) Но в главном - в логике - машина была суперпозицией ее элементов. Знаем, что происходит во всех ее триггерах и регистрах, - знаем, что происходит в ней самой.

В квантовой машине все не так. Описывающая ее состояние функция Шредингера не является суперпозицией функций Шредингера составляющих ее элементов. Такую машину можно проектировать и анализировать только как единое целое (так же, как и человеческий мозг). Создатель такого устройства должен владеть как системотехникой, так и схемотехникой компьютеров (цифровая или аналоговая будет схемотехника в квантовой ЭВМ - не знаю, вероятно, не та и не другая, а квантовая), и квантовой механикой. В той же "Сумме технологии" тот же Станислав Лем писал о том, что не может представить истину, которой будет владеть человечество, но которая будет слишком велика, чтобы поместиться в мозгу отдельного человека. Так и знания, необходимые для создания квантового компьютера, должен будет держать в своем мозгу кто-то один... (Те электронщики, которые не справятся с этим, разделят на рынке труда участь обтесывателей каменных топоров, кочегаров и прочих представителей когда-то нужных профессий.)

В 1960-е годы в СССР, по свидетельствам очевидцев, "Фейнмановские лекции по физике" были популярны не меньше, чем в начале 1990-х учебники маркетинга и менеджмента. В этой книге, курсе лекций, прочитанных в КАЛТЕХе, один из создателей квантовой электродинамики, создатель третьего подхода к квантовой механике и носящих его имя диаграмм, нобелевский лауреат 1965 года Ричард Фейнман сделал попытку изменить принципы преподавания физики в университетах, введя базовые понятия квантовой механики в начальный курс физики. Он считал, что чем раньше человек их усвоит, тем лучше. Тем более точная картина мироздания сформируется у этого человека в мозгу.

Не знаю, получилось ли у него это. Я бы не переоценивал успехов американцев в области преподавания - ведь во многих школьных округах Среднего Запада вообще нет ни одного учителя физики. Но сегодня, в отличие от начала 1960-х годов, когда Фейнман читал свои лекции, проблема выработки квантово-механического мышления у инженеров-электронщиков, вероятно, станет крайне актуальной для многих стран. Ведь выживание целых отраслей и связанных с ними людей зависит от того, станут ли работающие в них специалисты реагировать на предложение "прокатиться по телеграфу" столь же однозначно, как и на предложение за небольшую плату заменить на их автомобиле шестицилиндровый 24-клапанный мотор на новенький вечный двигатель первого рода...