Команда глубокого бурения

Не случайно тех, чья работа связана с поиском неочевидных причин и подспудных механизмов каких-либо явлений, частенько сравнивают с буровиками. "Команда глубокого бурения"… Внушительно звучит, правда? Шутники "семидесятники", кстати, именно так расшифровывали аббревиатуру "КГБ"…

Когда выпадал свободный вечер, мой дед любил чинить часы. Особенно радовался, если в руки ему попадал какой-нибудь диковинный механизм. А я радовался возможности послушать, как деда его чинит. «Вот эта шестерня идет сюда… Очень хорошо… Собачка отходит и пропускает зубец… Отлично!.. А это колесо, значит, за пол-оборота взводит пружину, и она… Очень хорошо! Замечательно!»

Прошло много лет. И частенько, когда жизнь ставила перед необходимостью в чем-то разобраться, вспоминал я дедово хобби. Ведь что главное? «Конструкция» того, в чем пытаешься разобраться? Или «материал», из которого изготовлены «детали»?

Главное - что происходит «внутри», логика взаимодействия частей, причинно-следственные отношения! Если удалось понять эти вещи, значит, нам действительно что-то удалось. Значит, мы докопались до чего-то более глубокого, неочевидного, но составляющего суть…

Не случайно тех, чья работа связана с поиском неочевидных причин и подспудных механизмов каких-либо явлений, частенько сравнивают с буровиками. «Команда глубокого бурения»… Внушительно звучит, правда? Шутники «семидесятники», кстати, именно так расшифровывали аббревиатуру «КГБ»…

Тема номера, посвященная глубинным взаимосвязям физики и математики, названа так по той же ассоциации. Шутки шутками, но чтобы разобраться «в устройстве» Мироздания, «бурить» придется очень глубоко. И, конечно, не ручным буром. Вот об «инструменте» и пойдет речь.

Пытаясь докопаться до глубин окружающей нас реальности, физики непрерывно совершенствовали свое умение применять математику в качестве самого мощного инструмента «глубокого бурения». И все вроде бы складывалось как нельзя лучше, покуда не стали обнаруживаться неожиданные и тревожные обстоятельства. Проникая все дальше в глубины материи, исследователи оказались перед необходимостью использовать в качестве компонентов математического описания Мира объекты, не имеющие классического физического смысла. Впервые, кажется, это случилось, когда поведение микрочастиц начали описывать волновыми функциями, и сразу же разгорелись споры, считать ли, что волновая функция описывает движение микрочастицы или же она и есть, собственно, микрочастица, а то, что мы до сих пор называли частицей, - видимость, возникающая в результате актов взаимодействия или измерения.

Много позднее теория суперструн ввела такую фундаментальную «деталь» нашего пространства-времени, как струна. При этом постулировалось, что струна представляет собой одномерный математический объект, свойства которого не определяются его структурой, но вводятся как параметры взаимодействия, то есть информационно. По сути дела, как и в случае с волновой функцией, мы приходим к представлениям о том, что в самой сердцевине материи физика исчезает, а математика остается!

О, это был скандал! Любители толковать философские трактаты древности были в восторге. Еще бы: подтверждался фундаментальный тезис о том, что «в начале было Слово…»

Ликование, однако, было недолгим. Вскоре выяснилось, что далеко не все реально наблюдаемые физические явления адекватно отображаются математическими структурами. Например, случайные события, составляющие большинство наблюдаемых явлений, чрезвычайно плохо «приспособлены» для математического моделирования. Действительно, получается парадокс: чтобы смоделировать случайное событие, необходимо математически описать процесс его генерации, а такое описание сразу же становится алгоритмом и, по сути дела, определяет причины его возникновения. А раз известны причины события, значит, его нельзя назвать истинно случайным!

Вдобавок гипотезы, предполагающие чисто математическое «устройство» Мироздания, не отвечали на вопрос о природе «вычислителя», реализующего те фундаментальные математические структуры, которые мы наблюдаем как окружающую действительность. В самом деле, математическая конструкция, формула, алгоритм - в сути своей есть некоторые системы отношений, которые приобретают динамику лишь в процессе вычисления. Иными словами, требуется вычислитель, который сам по себе - физическое устройство. Даже если расположен вне «нашей» реальности, которую в процессе своей работы он «строит»…

Так или иначе, но постепенно стали понятны базовые, если можно так сказать, принципы «сосуществования» физики и математики. Физика исследует процессы и их взаимодействия. Математика - объекты и их отношения. По большому счету, в физике нет объектов! То, что мы привычно считаем таковыми, - всего лишь процессы, происходящие в некоторой области пространства, границы которой воспринимаются нами как поверхности объекта. Взаимодействуют, в этом смысле, не объекты, но процессы.

В математике все наоборот. Ее мир - это мир объектов, их свойств и отношений. В каком-то смысле математика остается математикой лишь до тех пор, покуда не возникает необходимость что-нибудь вычислять. Как только начинается счет, возникает движение, динамика, начинают протекать процессы взаимодействия абстрактных структур, - появляется нечто, что так и хочется назвать физикой, да вот нельзя, поскольку, во-первых, все же не физика, а во-вторых, уже имеет название - theoretical computer science.

Все вышесказанное относится больше к различиям. Если же попытаться одним словом выразить то общее, что «в глубине» роднит физику и математику, слово это будет - как ни удивительно - технология.

Здесь уместно вспомнить, что «технология» буквально означает «совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли, а также научное описание способа производства» ¹. А теперь ответим себе, зачем, собственно, мы занимаемся этим самым «глубоким бурением»? Ради любопытства? Высокой жажды знаний? Да, имеет место и то и другое, но…

…Но главным образом, чтобы научиться добывать, изготавливать, приготовлять то, что нам зачем-то понадобилось в жизни. Тут одного знания данностей маловато. Тут требуется овладение, вооружение технологией. Именно технологией замыкается круг познания нами Окружающего. От потребности в продукте, через этапы научного анализа (физического и математического) - к синтезу в форме технологии. Собственно, если еще раз задуматься над определением Ожегова, то технология есть сплав физики (процессы) и математики (методы и научное описание). Правда, в этом ключе понятие технологии обычно не рассматривают. А жаль.

Не зря говорят: тот, кто знает, - вооружен. А знает лишь тот, кто умеет. Технология…