Метод. Московский ежегодник трудов из обществоведческих дисциплин. Выпуск 5: Методы изучения взаимозависимостей в обществоведении

Как мы видим, все эти объемы лежат за пределами нашего горизонта событий, поэтому, согласно СТО, невозможна причинная связь с нашими «двойниками». Тем не менее наличие мультиверса тестируемо [Stoeger, 2007; Weinberg, 2005; Aguirre, 2005]. Примером такого теста является проблема космологической константы, решенная в [Vilenkin, 2001]. Как мы сейчас покажем, существует другая, поразительная возможность проверить гипотезу мультиверса, используя Аргумент Doomsday! Одним из интересных следствий описанной картины является то, что если наличествует множество «вас» с одинаковой памятью и прошлой жизнью, но с разным будущим, то вы в принципе не способны вычислить ваше будущее даже при условии, что вся полная история космоса вам известна! Происходит это потому, что нет никакого способа определить, какая из этих «копий» действительно «вы». Лучшее, что можно сделать, – это вычислить вероятность того или иного события, используя базовое предположение о том, что вы – типичный наблюдатель. Такая методика широко практикуется в современной космологии и лежит в основе вычислений с использованием так называемого антропного принципа8. Рассмотрим теперь наблюдателя, скажем меня, который остановился между двумя дверями 1 и 2 и принимает решение, в какую из них зайти. Если я выберу дверь 1, то можно не сомневаться, что за пределами расстояния 10 в степени 1029 м (но не дальше чем 10 в степени 1091 м) находится хаббловский объем, содержащий моего двойника, выбравшего дверь 2. Получается забавная картина: выбор той или иной двери эквивалентен «выбору» того или иного хаббловского объема. Разумеется, на самом деле я нахожусь лишь в одном объеме, но поскольку не знаю в каком, то две картины: (1) я живу в одном хаббловском объеме и (2) я умею «переходить» (правда, спонтанно и неуправляемо) из одного объема в другой – эквивалентны. На самом деле это простое следствие того, что различия между хаббловскими объемами порождены различиями в начальных условиях, в частности флуктуациями в ранней вселенной, которые, как уже говорилось, обладают свойством эргодичности. Повторим, что вследствие эргодичности вероятностное распределение исходов в данном хаббловском объеме совпадает с распределением, полученным случайным выбором объема из всех возможных. Применительно ко мне это означает, что я могу, если хочется, считать себя «случайно блуждающим странником по хаббловским объемам». Вспомним пример Тегмарка, с которого мы начали этот раздел: некоторые из вас бросили сейчас читать эту работы, придя к заключению, что все это просто чепуха, не заслуживающая внимания. Однако должны существовать хаббловские объемы, в которых Вы не поддались этому порыву и решили дочитать до конца (автор надеется, что находится в одном из таких хаббловских объемов). Теперь рассмотрим ситуацию за долю секунды до того, как решение было принято. После принятия решения Ваша жизнь и жизнь двойника стали различаться. Вы могли принять решение не читать, но могли принять решение и дочитать. Приняв то или иное решение, Вы определили, в каком именно хаббловском объеме находитесь. Но не будет логической ошибки сказать, что, приняв то или иное решение, Вы «перешли» в тот или иной объем! Например, Вы не стали читать и, разумеется, остались в том объеме, где и были. Но Ваш более отзывчивый двойник теперь находится на расстоянии 10 в степени 1029 м от Вас. Можно, конечно, сказать, что он всегда там был, но, с другой стороны, до того, как решение было принято, Вы оба были одним и тем же лицом! Не существовало способа отличить Вас друг от друга, значит, Вы были не просто двойниками! Вы были ОДНИМ И ТЕМ ЖЕ ЧЕЛОВЕКОМ. А раз так, то ситуация выбора может быть непротиворечиво описана следующим образом: сделав выбор, я нахожу себя в другом хаббловском объеме, не в том, в котором находился ДО выбора. Все физические процессы, которые я наблюдаю вокруг, будут выглядеть одинаково вне зависимости от того, странствую ли я при каждом выборе по хаббловским объемам или нахожусь в одном из них. Вероятно, это утверждение покажется тривиальным одним и неверным другим. Для этих вторых мы приведем дополнительные аргументы в пользу того, что мы можем считаться «случайно блуждающими странникамим по хаббловским объемам», несмотря на то что находимся лишь в одном из них, в следующем разделе.

Но, скажет критик, даже если это верно, то поскольку два способа описания моей эволюции в мультиверсе (т.е. я странствую или все время нахожусь в одном объеме) физически неразличимы, то в чем разница? Разница в том, что теперь Аргумент Doomsday оказывается верным!

Для того чтобы понять это, рассмотрим второй сценарий игры, тоже описанный Кен Олумом.

Стратегия 2.

2.1. Если выпадает «орел», то богиня случайным образом расселяет всех 109 человек (и меня, разумеется) по номерам.

2.2. Если выпадает «решка», то богиня обязательно выбирает меня и еще девять человек (а их – случайным образом) и наугад расселяет их по первым 10 номерам.

Отличие стратегии 2 от стратегии 1 в том, что я со 100%-ной гарантией являюсь членом реферируемой группы вне зависимости от того, как упадет монета. Первую стратегию Олум назвал симметричной, а вторую – асимметричной (я оказываюсь выделенным). Проанализируем асимметричную игру на тех же условиях: я обнаруживаю себя в номере 7. Пусть монета упала «орлом». Так как я знаю, что я непременно член реферируемой группы, то вероятность моего попадание в первую десятку номеров составит 10−8. Если же монета упала «решкой», то я с вероятностью 1 попадаю в первую десятку. Другими словами, вероятность моего попадания в седьмой номер в случае полного отеля составляет один к миллиарду, а в случае «почти пустого» – один к десяти. Обнаружив себя в седьмом номере, я могу быть уверен, что в отеле вместе со мной проживают только 10 человек. Другими словами, в этом случае работает предписание (3), а не (4), а значит, формула (1) оказывается верной. Причина этого очевидна – если я в любом случае попадаю в реферируемую группу, то условные вероятности p (N|I) равны единице.

Осталось понять, что наша жизнь в мультиверсе сходна со стратегией 2, а не стратегией 1. Это почти очевидно: во‐первых, мы должны исключить из рассмотрения хаббловские объемы где нас нет, по той причине, что я непременно существую в других объемах и осознаю себя в них прямо сейчас. Во‐вторых, коль скоро при каждом выборе я могу считать себя попадающим в соответствующий хаббловский объем, то ситуация ничем не отличается от ситуации, где мое местонахождение определяется монетой богини. В обоих случаях ситуация случайна и находится вне моего контроля. Я не знаю, в каком хаббловском объеме окажусь в следующий момент (или, если угодно, не знаю, что произойдет в моем объеме в следующий момент), но точно знаю, что в одном из них окажусь обязательно. В этом смысле я могу считать себя выделенным. А это означает, что в мультиверсе Аргумент Doomsday – действует!

В силу необычности и важности этого заключения повторим его еще раз, но применительно к Аргументу Судного дня. Я знаю, что я N-й человек. Также я знаю, что это сейчас осознает множество моих двойников, обладающих той же памятью и видящих то же, что и я. Я не знаю, который из этих двойников «я». Часть из них живет в долгоживущей цивилизации, находясь у самого ее истока. Вторая часть живет в короткоживущей цивилизации и не занимает особого положения. Я могу оказаться любым из них, ибо они реально существуют. На что мне надо поставить: на то, что я оказался одним из избранных, стоящих у самого начала будущей «космической империи», или на то, что я живу в заурядной цивилизации, число людей в которой никогда не увеличится на порядки? Очевидно, что при таком раскладе несравненно более вероятен второй вариант.

Нам осталось ответить на приводимое выше первое возражение против Аргумента Doomsday, утверждающего его противоречивый характер: почему древние люди пришли бы к абсолютно неправильному заключению о будущем (2)? Напомним: древние люди, о которых речь шла во втором разделе, с вероятностью 0,999 983 должны были столкнуться с Судным днем до начала XXI в. Тем не менее они дожили до наших дней, породив нас, хотя вероятность этого была лишь 0,000 017. Как же так? Очень просто: в Мультиверсе существовало множество копий этих людей, сделавших это предсказание. Из них 99,9983% действительно имели несчастье исчезнуть в результате Судного дня и лишь 0,0017% уцелели. И это естественно, ибо Аргумент Doomsday носит статистический характер. Кому-то ДОЛЖНО было повезти, поскольку в Мультиверсе происходит все, что возможно (см. сноску 5). И поскольку я являюсь потомком этих людей, для меня вероятность существования этой крохотной доли счастливчиков, выигравших в лотерею жизни и смерти, равна 100%. Ситуация здесь та же самая, что и с «удачливым сперматозоидом»: допустим, что появление данной персоны зависит от того, оплодотворит ли ДАННЫЙ сперматозоид (один из 10 млрд) яйцеклетку. Очевидно, шансы появления чрезвычайно малы и составляют 10−10, т.е. при обычном раскладе ими можно пренебречь, если только ВЫ не эта персона. С ее же точки зрения это событие должно было непременно случиться (т.е. с вероятностью единица), иначе бы она вообще не думала на эту тему! Конечно, указанная персона могла бы сказать, что ее могло и не быть, и прийти к тому же заключению, что и сторонний наблюдатель. Однако это неверно в Мультиверсе, в котором происходят все события, разрешенные законами физики. В Мультиверсе обязательно найдется хаббловский объем, в котором именно этот сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, а значит, появление этой персоны неизбежно. Далее, очевидно, что только появившись на свет (и, вероятно, окончив университет), персона будет способна задаться вопросом о вероятностном распределении, приведшем к ее существованию. Отсюда действительно, как ни странно, следует, что с точки зрения данной персоны вероятность ее появления равна 100%! Это не ошибка, не суждение задним числом и не обман. Именно это обстоятельство позволяет обосновать использование асимметричной стратегии каждым отдельным наблюдателем, применение которой неизбежно приводит к справедливости Аргумента Doomsday.

4. Когда наступит конец света?

Для того чтобы использовать (1), нужны какие‐то оценки для условных вероятностей и общего числа всех людей. «Проще» всего с величиной NS. Мы примем ее равной общему числу всех людей, когда-либо живших (и живущих сейчас) на Земле. Следует сказать, что даже эта величина нам неизвестна. Разброс составляет от 40 до 100 млрд! Например, Форстер [Foerster, 1961] использует эмпирическую формулу

где N (t) – общее число людей, живущих в момент времени t, которое, в свою очередь, отсчитывается от Рождества Христова. При этом C = 179, а T = 2027. В свою очередь, Хорнер [Hoerner, 1975] предлагает другие величины для параметров, входящих в (7): C = 200, T = 2025. Обе оценки очень неплохо согласовывались с общими демографическими данными, полученными разными способами, однако после 2000 г. появляются расхождения. Например, по Форстеру N (2002) ∼ 7,2 × 109 человек, а по Хорнеру N (2002) ∼ 8,7 × 109. Вместе с тем, по официальным данным, количество народонаселения на Земле в 2002 г. только перевалило за 6 млрд и составило N (2002) ∼ 6,2 × 109 человек. Это означает необходимость модификации (7).

Однако мы можем использовать (7) для вычисления среднего числа когда-либо живших на Земле людей. Для этого необходимо проинтегрировать N (t) от некоторого начального момента t 1 до, скажем, 2000 г. и разделить на среднюю продолжительность жизни τ. Оценки для τ варьируются от τ = 22 года (в прошлом) до τ = 42 года в наше время. Подчеркнем, что физический (или демографический) смысл величины τ таков: это среднее время смены поколений, и его можно лишь условно считать средним временем жизни. Реальное время жизни человека немного (а в развитых странах – намного) больше этого числа. Тем не менее в качестве первого приближения будем использовать эти оценки.

Полагая τ = 42 года, t 1 = − 104 лет и интегрируя (7), получаем Ntotal = 26 × 109 человек для модели Форстера и Ntotal = 29 × 109 для модели Хорнера. Выбор τ = 22 года фактически удваивает эти величины. Если же выбрать t 1 = 10–5 лет от Р.Х., то число когда-либо живших людей оценится в 35 млрд человек при τ = 42 года или 70 млрд при τ = 22. Оценка Хорнера дает несколько большее значение. Мы не будем анализировать эти, в общем, не тривиальные проблемы, а остановимся на оценке в 60 млрд человек: NS = 6 × 107.

Значительно сложнее обстоит дело с величиной NL. Ситуация здесь следующая: очевидно (7) не работает при приближении к t = T, а значит, эта формула должна быть модифицирована. Приближение к особой точке приводит к так называемому демографическому переходу, феноменологическую теорию которого развивает Капица [Капица, 1996]. Отсылая заинтересованного читателя к этому обзору за подробностями, мы ограничимся выводами (не бесспорными, но это все, что у нас пока есть). Согласно Капице, точка демографического перехода отвечает 2007 г. После этого от двух от пяти десятилетий режим роста будет выходить на стационарную кривую, отвечающую максимальной численности N∞ в 15 млрд человек, причем режим будет уже устойчивым и неизменным. Эту картину и примем для оценки NL.

Прежде всего положим в (1) pS = pL и запишем NL = NS (1 + x). Величина x определяется из простого уравнения

Смысл этого соотношения прост: в установившемся режиме с постоянным числом живущих людей N∞ общее количество живших за время t равно произведению N∞ на количество поколений, сменившихся за это время. Выражая х из (8) и подставляя в (1), получаем

где мы ввели обозначение p (τ; t;N∞) вместо p (S|N). Для величины τ сохраним значение в 42 года. Численные результаты выглядят следующим образом: при N∞ = 15 × 109 человек вероятность «конца света» p (t) = p (42; t; 15 × 109) составляет p (20) = 0,52, p (100) = 0,62, p (200) = 0,69, p (1344) = 0,9. Время измеряется в годах. Другими словами, шансы неблагоприятного развития событий в ближайшие 40–70 лет составляют 52%, а в ближайшие 1400 лет – 90% (мы учли, что стационарный режим наступит через 20–50 лет). Если принять N∞ = 50×109, то оценки изменятся: p (20) = 0,58, p (100) = 0,74, p (200) = 0,83, p (403) = 0,9. То есть при таком раскладе у нас мало шансов просуществовать еще 500 лет!

В приведенных оценках существенно использовалось предположение pS= pL.

Однако верно ли оно? И можем ли мы как-то оценить эти числа при нынешнем развитии науки об обществе? Поразительно, но оказывается, это можно сделать, опять-таки используя космологию!

В своей работе Кен Олум [Olum, 2004] показал, что непосредственное применение антропного принципа (АП) может приводить к некоторым загадочным последствиям. Суть предположений, лежащих в основе АП, заключается в следующем: мы являемся заурядными обитателями заурядного хаббловского объема. Другими словами, таких, как мы, в Мультиверсе – большинство. Именно поэтому мы находим себя в данной цивилизации, в данной галактике: коль скоро «таких, как мы» большинство, то и вероятнее всего найти себя именно в такой цивилизации, обитающей около такой звезды, как Солнце, вращающейся вокруг центра гигантской спиральной галактики. Например, почему мы не нашли себя на планете, обращающейся вокруг одной из звезд, одной из карликовых галактик? Ведь карликовых галактик больше, чем гигантских? Ответ таков: большая часть звезд сконцентрирована именно в гигантских галактиках, а значит, шансы найти себя на подходящей планете выше именно в такой галактике.

Другим интересным примером является упомянутый выше демографический переход. Почему мы нашли себя именно в это экстраординарное время? Оказывается, ответ примерно такой же, как и со звездами в карликовых галактиках. Дело в том, что хотя демографический переход происходит практически мгновенно, в масштабах развития человечества, но его переживает примерно 10% от всех живущих! Действительно, нынешняя численность населения составляет более 6 млрд, тогда как за несколько тысяч прошедших лет набирается около 60 млрд. Другими словами, такой плотности населения, как сейчас, еще никогда не было; никогда еще такое количество людей не жили на Земле одновременно, поэтому шансы найти себя именно сейчас весьма велики.

Но у всего есть и обратная сторона. Поскольку в Мультиверсе реализуется все, что может реализоваться, то наверняка существуют хаббловские объемы, в которых человечество заселило нашу Галактику, а может, и наблюдаемый космос. Может показаться, что таких областей будет очень мало, поскольку заселение космоса представляет утопически сложную задачу. Но это совсем не так! Как подробно описал Фрэнк Типлер [Tipler, 1994], используя технологии, ЛИШЬ НЕМНОГО превосходящие те, которыми мы сейчас обладаем, человечество может колонизировать галактику примерно за 600 тыс. лет! Для этого необходимо использовать саморазмножающиеся зонды фон Неймана, создание которых станет реальным благодаря прогрессу в нанотехнологии. Предварительные прикидки показывают, что такой зонд будет стоить около 4 млн долл., причем большая часть стоимости уйдет на создание антиводорода (его необходимо 3,6 миллиграмма, при наличии 1,6 кг жидкого водорода). Полезная нагрузка составит 100 г, а развиваемая скорость будет составлять 10% от скорости света. Такой зонд мог бы быть запущен прямо сейчас, если бы у нас были необходимые компьютерные технологии, компьютеры атомных размеров и молекулярные универсальные конструкторы (типа автомата фон Неймана, состоящего всего из 29 элементов!). Такие технологии, вероятно, будут доступны нам до 2030 г. и уж никак не позже 2050 г.

Вообще, трудности, которые обычно имеют в виду, когда говорят о межзвездных путешествиях, фактически исчезают, если мы не собираемся запускать в космос людей. Межзвездный зонд, использующий не экзотическое антивещество, а обычный солнечный парус (правда, необходимы линза Френеля с 1 млрд км в диаметре и лазер мощностью 250 мегаватт) будет стоить (вместе с линзой, состоящей из тонкой петли на орбите вокруг Солнца, и лазером) примерно 260 млрд долл., т.е. в пять раз дороже лунной программы Apollo и В ДВА РАЗА ДЕШЕВЛЕ суммы, которую американцы намереваются потратить на полет к Марсу! Зонд массой 100 г способен нести информацию до 1024 бит, т.е. эквивалентную населению города, если учесть, что для симуляции человеческого разума и его окружения достаточно 1024 бит. Кроме того, зонд в принципе может синтезировать оплодотворенные яйцеклетки любого вида, в том числе – человека (именно на реализацию таких возможностей в перспективе нацелен проект Геном Человека).

Все сказанное имеет одну цель: показать, что процесс колонизации людьми галактики может начаться уже в этом столетии и, вероятно, в первой его половине. Неясно, надо ли это делать (Типлер доказывает, что надо и даже – необходимо), но это возможно. Это уже не фантастика. Если стоимость материалов будет падать относительно доходов, как последние 150 лет, то зонд стоимостью 260 млрд долл. будет эквивалентен для людей будущего (живущих через 400 лет) зонду стоимостью 80 млн сегодня. Другими словами, запуск таких зондов будет вполне доступен даже частным лицам, обладающим соответствующими средствами. Что уж говорить о зондах, использующих антиводород и стоящих всего 4 млн (тут не требуется ни мегаваттного лазера, ни огромной линзы Френеля)!

Таким образом, возможность заселения Галактики – совершенно реальна и может начаться в ближайшие 50 лет. Поэтому не видно оснований, почему многие обитатели других хаббловских объемом это не сделали. В Галактике 1011 звезд. Предположим, следуя Олуму, что лишь 1% этих звезд имеет планеты, пригодные для колонизации. Тогда общее число людей, живущих в такой «Галактической империи», составит по крайней мере nL= 6 × 1018 человек, т.е. в миллиард раз больше, чем нынешнее население Земли nS= 6 × 109 человек. Пусть лишь 10% всех цивилизаций становятся на такой путь развития. Даже в этом случае подавляющее число людей в Мультиверсе должно жить в таких «Галактических империях», подобно тому, как большинство звезд находится в гигантских галактиках, несмотря на то что карликовых галактик – больше. Почему же мы не находимся в такой империи? Это и есть парадокс Кен Олума, который необходимо разрешить.

Очевидно, не все так просто с освоением галактик людьми, и это означает, что вероятность таких «Галактических империй» весьма мала. Легко понять, что эта вероятность не может превышать 10−8, иначе мы бы уже были в одной из таких империй9. Другие возможности (например, заселение других галактик или построение Сферы Дайсона) приводят к еще более катастрофическим результатам. Таким образом, существуют какие-то причины, которые настолько серьезны, что с вероятностью 1 к миллиарду не позволяют человечеству заселить Галактику, а еще точнее, достичь численности nL = 6 × 1018. Это неплохо увязывается с Аргументом Doomsday, который является темой данной работы (Кен Олум не использовал Аргумент Doomsday для объяснения своего парадокса, поскольку считал, что этот аргумент неверен. Но мы уже показали, что он ошибся). Для нас интересно, что, используя результат Олума, можно попробовать оценить вероятности pS и pL.

В простейшем случае можно рассуждать так: пусть в Мультиверсе имеется ν цивилизаций нашего типа, т.е. в которых сейчас проживает n S = 6 × 109 человек, и µ человеческих же цивилизаций, в которых сейчас проживает nL человек, причем nL > nS. Мы должны с подавляющей вероятностью найти себя там, где находимся (антропный принцип), а это означает, что должно с «хорошим запасом» выполняться неравенство:

Что значит с хорошим запасом? Это означает, что левая часть неравенства (10) должна по крайней мере на порядок превосходить правую. Теперь допустим, что nL= 3 nS, что должно произойти в течение ближайших 30 лет. Используя (1), находим:

где мы считали NS ∼ 60 × 109 человек. Таким образом, при справедливости сделанных приближений вероятность Doomsday в течение ближайших 30 лет практически равна единице! Мы приняли отношение nL к nS за 3, потому что, согласно Капице, предельное значение численности народонаселения, к которому мы должны перейти, миновав демографический переход, составляет как раз 15 млрд (мы взяли 18, но это не меняет сути дела). Таким образом, космология предсказывает «конец света» в течение ближайших десятилетий! Подчеркнем, что для получения количественных (хотя и очень грубых) оценок нам понадобилось два свойства Мультиверса: (i) то, что в нем вообще действует Аргумент Doomsday, т.е. верна формула (1), и (ii) то, что в Мультиверсе можно использовать антропный принцип, т.е. постулат о том, что мы вместе со своим окружением являемся типичными (т.е. наиболее распространенными) наблюдателями.

5. Заключение

Резюмируя, можно заключить, что концепция Мультиверса вместе с антропным принципом приводит к следующей картине: каждый человек с максимальной вероятностью находит себя вблизи максимального количества людей. При этом существенным является, если так можно сказать, «личностный характер» этого утверждения.

Аргумент Судного дня верен, но верен для каждого наблюдателя в отдельности. Другими словами, в космическом Мультиверсе каждый человек так же одинок, как и в Мультиверсе Эверетта. В каждый момент своего времени он должен считать себя выделенным10.

Из сказанного вытекает вполне практическое следствие: в Мультиверсе следует применять способ подсчета частот, отличный от способа, использованного Олумом в [Olum, 2002]. Этот способ, однако, показывает, что нас ждет (каждого в отдельности) Судный день и будет он весьма скоро. Приведенные численные оценки, конечно, не следует воспринимать слишком серьезно, однако даже эти весьма грубые прикидки показывают, что речь идет о десятках лет. Вряд ли более утонченный расчет, основанный, скажем, на решении стохастического уравнения, описывающего наши «случайные блуждания по хаббловским объемам», изменит эти результаты на порядки, так что будущее нас ждет непростое. Кто-нибудь еще хочет сказать, что космология не практичная наука?

Список литературы

Капица С.П. Общая теория роста человечества. – М.: Наука, 1999. – 136 с.

Капица С.П. Феноменологическая теория роста населения Земли // Успехи физических наук. – М., 1996. – Т. 166, № 1. – С. 63–79.

Aguirre A. On making predictions in a multiverse: conundrums, dangers, and coincidences. – 2005. – Mode of access: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0506519 (Дата обращения: 11.11.14.)

Carter В. The anthropic principle and its implications for biological evolution // Philosophical transactions of the Royal Society of London. – L., 1983. – Vol. 310, N 1512. – P. 347–363.