Этюды о Вселенной

Это не абстрактный вопрос: было бы очень удобно знать заранее, работает ли программа или нет, прежде чем запускать ее в машину. Результат Тьюринга подтвердил то, что уже чувствовали интуитивно пользователи машин, а именно, что нет способа определить с уверенностью, работает ли программа, кроме как испытать ее на практике.

Всегда ли остается неизвестной функция, не поддающаяся вычислению? Ответ Геделя прост: даже если вычислены первые сто или тысяча значений этой функции, мы все равно ничего не узнаем о том, как вычислить последующее значение, так что требуются человеческий разум и творческие усилия, чтобы выйти из жестких рамок программирования для вычислительной машины. Снова и снова мы убеждаемся в том, что вычислительная машина удивительно прилежна и вместе с тем столь же глупа: она выполняет вычисления, не думая, только по предварительно составленной подробной инструкции. Конечно, может оказаться, что когда-нибудь будут созданы новые, более умные роботы, подобные описанным в книгах Айзека Азимова.

Тем, кто упрекал Геделя в разрушении целостности фундамента математики, ученый всегда отвечал, что, по существу, основы остались столь же незыблемыми, как и прежде, а его теорема просто привела к переоценке роли интуиции и личной инициативы в одной из областей науки, в той, которой управляют железные законы логики, оставляющие, казалось бы, мало места для указанных достоинств. Несмотря на уверения идеалистов, математика оказалась настоящим искусством, и достойный преклонения пример творческого служения этому искусству дал сам Гедель в своих холодных, написанных только по существу дела работах.

Глава 5. Невероятная история: открытие вечного движения

В занимательной книге Артура Орд-Хьюма «Вечное движение» рассказывается об истории идеи вечного движения и о том, как в течение столетий целые толпы непризнанных изобретателей были одержимы мыслями о постройке вечного двигателя. Бессмысленно в этих случаях апеллировать к закону сохранения энергии: великие «запреты» физики никогда не вызывали симпатии. Также бессмысленно, например, говорить людям, играющим в лотерею, что они обязательно должны проигрывать (в среднем), чтобы организация лотерей приносила государству доход. Все равно мы будем встречать изобретателей, уверенных в близости окончательного решения, и рассерженных игроков, убежденных в том, что сумеют выиграть, используя самый последний вариант некоей «математической» системы. Я сам встречал трех «вечных» фантазеров, с другими общались знакомые мне журналисты. Как правило, речь идет о механизмах, использующих те или иные виды эксцентриков. Орфиреус, настоящее имя которого было Иоганн Эрнст Элиас Бесслер (1680...1745), даже построил такой «вечный» двигатель, с одинаковой легкостью вводивший в заблуждение королей, обывателей и профессоров, среди которых, в частности, был профессор Гравезанд из Лейдена, в хвалебных тонах написавший о двигателе Ньютону. Однако и машина Орфиреуса была разрушена.

В книге Орда-Хьюма перед нами проходит забавная галерея мошенников и изобличенных изобретателей, погубленных своей одержимостью.

Вечным движением первого рода называется такой процесс, в котором нарушается закон сохранения энергии. Иными словами, за счет такого движения можно получить что-то из ничего. Менее известным представляется вечное движение второго рода, нарушающее второе начало термодинамики. Это так же невозможно, как и нарушение закона сохранения энергии, хотя здесь теория труднее для понимания.

Вечное движение второго рода было бы возможным, если бы все тепло в металлическом стержне могло внезапно перейти в один раскалившийся при этом конец, оставив другой совсем холодным. в этом случае в середину стержня можно было бы поместить тепловую машину (паровую турбину). Аналогичным образом можно было бы извлекать огромное количество энергии, содержащееся в морях, всякий раз, когда в воде спонтанно создавалась бы разность температур. Мы действительно думаем, как использовать разность температур между теплой водой в приповерхностном слое и холодной водой глубин для создания больших электростанций. Однако никоим образом нельзя преодолеть термодинамические ограничения, накладываемые на коэффициент полезного действия, который становится равным нулю, когда температура повсюду выравнивается. Напротив, возможность движения второго рода означала бы, что можно извлекать всю энергию из морей или из других резервуаров независимо от распределения температуры в жидкости.

Эти претензии производят менее тягостное впечатление, чем непосредственное производство энергии из ничего, но они столь же неприемлемы. Теплота представляет собой беспорядочную энергию хаотического движения атомов. Для практических же применений требуется упорядоченная энергия, создаваемая атомами колеса или поршня, перемещающимися в одном направлении, или, во всяком случае, если движения этих атомов взаимосвязаны. Невозможно представить, чтобы энергия беспорядочного движения могла бы вдруг превратиться в энергию упорядоченного механического движения: энтропия, т.е. беспорядок, всегда растет. Это неоспоримый экспериментальный факт, получивший теоретическое обоснование в виде так называемой «Н-теоремы» Больцмана, от изложения которой мы избавим читателя.

Речь идет об очередном «запрете», хотя и менее жестком, но вызвавшем также замечания критиков.

Из изобретателей вечного движения второго рода мы упомянем Гэмджи, которым в конце прошлого столетия заинтересовался даже главный инженер военно-морского департамента США. на этом я закончу краткий обзор вечного движения. Прошу только кандидатов в изобретатели не обращаться ко мне для получения оценки своей деятельности. Рассказ-дневник, приводимый ниже, дает представление о том психологическом ударе, который был бы нанесен физикам, если бы вечный двигатель действительно был построен путем усовершенствования какого-нибудь из традиционных устройств. Учитывая, что события, описанные в рассказе, совершенно невероятны, я поместил его в конце книги, хотя его содержание безусловно связано с тем, что говорилось в главе об энтропии.

15 февраля. Пошел в Культурный центр, чтобы рассказать о физике высоких энергий. Уровень аудитории не позволял вдаваться в технические подробности. в конце, как всегда, вскочил этот зануда Сантедду, который заявил, что он «почти» построил вечный двигатель и что всю физику необходимо пересмотреть. Я ему вежливо ответил, что, по моему мнению, он ошибается. Тут он начал кричать, что, хотя я его считаю идиотом, мы еще увидим, на что он способен. Биануччи, пытавшемуся его успокоить, пришла в голову блестящая мысль передать слово Куаротти, философу старой гвардии. к сожалению, результат оказался плачевным. Куаротти начал свою речь с того, что, мол, любые научные результаты должны тщательно обсуждаться философами, прежде чем их можно будет считать установленными. Затем последовала длинная нудная проповедь, в которой он обвинял нас, физиков, в пренебрежении духовными ценностями. Несчастный шут! в конце концов Сантедду, поняв, что ему не удастся больше вступить в разговор, вышел, выкрикнув угрозы. Признаться, его фанатичный взгляд привел меня в ужас.

20 февраля. Продолжаю получать письма от Сантедду, в которых он заявляет, что получил сенсационные результаты; все это меня беспокоит, общий наглый тон писем колеблется между фанатизмом и торжеством. Сантедду нападает на физику и закон сохранения энергии, повинный в ограничении свободы личности. Он объединяет утверждения, взятые напрокат у Куаротти, и оскорбления типа «... вы ровным счетом ничего не поняли в моих открытиях и умрете, так ничего и не поняв...» Нет недостатка и в предостережениях в духе мафии («о вас я еще вспомню в подходящий момент...»). Я очень надеюсь, что он действительно уйдет с головой в процесс изготовления двигателя и тогда окажется в одной компании со всеми сумасшедшими, которые уже много веков бьются над его созданием.

3 марта. Встретил Куаротти в коридорах университета. Он со мной поздоровался холодно: наверно, сознает, что я его считаю шутом, и притом надоедливым. Он произнес странную речь, в которой призывал меня обратить пристальное внимание на Сантедду, причем говорил раздраженным тоном философа, умудренного и знающего больше других о том, что творится в мире. Неужели есть связь между Куаротти и Сантедду? у меня зародилось подозрение. в своих письмах Сантедду, бывший пастух с Сардинии, бывший механик фирмы «Фиат», а ныне владелец пиццерии на одной из центральных улиц города, непрерывно цитирует Гегеля и Хайдеггера. Я начинаю думать, что это Куаротти вскружил ему голову.