Эта иерархическая картина позволяет говорить об «уровнях», когда мы рассуждаем об эмерджентности. Чем ниже уровень, тем более микроскопическое и детализированное описание он даёт; выше расположены макроскопические уровни, для которых характерно огрубление. Если такая иерархия прослеживается, то она может быть удобна, но суть не в существовании иерархии, а в том, что есть разные способы рассуждения, позволяющие описывать одни и те же основы мироздания; причём эти варианты не противоречат друг другу, когда области их применения пересекаются.

Глава 13

Что существует, а что иллюзорно?

Благодаря Огюсту Конту появился термин «социология». Конт поместил социологию на самую вершину системы наук; он считал изучение общества венцом этой иерархии. Затем наступил ослепительный успех физики, описавшей микромир, и для некоторых мир словно перевернулся с ног на голову: им нравится рассуждать о самых глубинных, фундаментальных уровнях реальности. Эрнест Резерфорд, физик-экспериментатор родом из Новой Зеландии, тот самый, кто открыл строение атома, однажды сказал: «Вся наука — это либо физика, либо коллекционирование марок». Неудивительно, что учёные, не занимавшиеся физикой, — иными словами, абсолютное большинство учёных — осмелились с этим не согласиться.

С точки зрения эмерджентности вопрос формулируется так: в чём новизна и характерность эмерджентных феноменов? Является ли эмерджентная теория всего лишь новой трактовкой теории микромира, либо она по-настоящему новаторская? Если уж на то пошло, возможно ли (хотя бы в принципе) вывести свойства эмерджентной теории из микроскопического описания, либо фундаментальная материя на самом деле по-разному ведёт себя на микроуровне и макроуровне? Этот вопрос можно сформулировать и более остро: реальны эмерджентные феномены или всего лишь иллюзорны?

Можете себе представить, как актуальны становятся подобные вопросы, когда мы начинаем рассуждать о столь непростых проблемах, как возникновение сознания или свободной воли. Конечно, вы считаете, что сами выбираете: забрать ли последний кусочек пиццы или противостоять соблазну. Однако уверены ли вы, что здесь всё действительно зависит от вашей воли? Если основополагающие законы природы детерминистичны, то не является ли ваша воля чистой иллюзией?

В физическом контексте независимая реальность физических феноменов становится важной проблемой. Филипп Андерсон получил Нобелевскую премию по физике в 1977 году за исследование электронных свойств материалов. Андерсон — один из учёных, занимающихся физикой «конденсированных состояний», то есть работающих с твёрдыми телами, жидкостями или другими «осязаемыми» в макроскопическом масштабе формами материи, существующими здесь, на Земле, — в отличие от астрофизиков, физиков-атомщиков или специалистов по физике частиц. В 1990-е годы, когда в Конгрессе США обсуждалась судьба ускорителя частиц под названием «сверхпроводящий суперколлайдер», Андерсона пригласили выступить в качестве физика-эксперта, не занимающегося физикой частиц как таковой. Он сообщил комитету, что аппарат, несомненно, поработает на славу, но любые открытия, которые он позволит совершить, будут абсолютно несущественны для той области, в которой специализируется сам Андерсон. Это был честный и точный ответ, пусть он и мог немного разочаровать специалистов по физике частиц, надеявшихся, что всё физическое сообщество выступит на их стороне единым фронтом. В 1993 году Конгресс закрыл работы над сверхпроводящим суперколлайдером; конкурирующий проект, Большой адронный коллайдер, был запущен в Европе, и именно на нём в 2012 году открыли бозон Хиггса.

Мнение Андерсона было связано с тем фактом, что эмерджентная теория может быть полностью независима от более детализированных, исчерпывающих описаний той же самой системы. Эмерджентная теория самодостаточна (она работает сама по себе, без привязки к другим теориям) и обладает множественной реализуемостью: несколько микроуровневых теорий могут приводить к одному и тому же макроскопическому объяснению.

Андерсона могло бы, например, заинтересовать, как электрический ток проходит через ту или иную керамику. Мы знаем, что вещество состоит из атомов, знаем, по каким законам электричество и магнетизм взаимодействуют с этими атомами. Для решения вопросов, интересующих Андерсона, больше ничего знать не требуется. Можно считать эмерджентной теорию об атомах, электронах и их взаимодействиях, а любые более детализированные теории — микроуровневыми. Эмерджентная теория подчиняется собственным законам, не зависящим от каких-либо потенциальных «более глубоких» уровней. Она вполне может быть множественно реализуемой. Андерсону нет дела до кварков, носящихся в атомном ядре, или до самого бозона Хиггса; определённо его не интересует и теория суперструн, и любая другая, пытающаяся дать более полное описание вещества на микроуровне (по большей части Андерсону даже не требуется ничего знать об атомах, так как он работает с более сильным огрублением).

Учитывая такую ситуацию, специалисты по физике конденсированных состояний давно настаивают, что эмерджентные феномены по праву следует считать новыми, а не просто «смазанными» версиями каких-либо более глубоких описаний. В 1972 году Андерсон опубликовал авторитетную статью под названием «More Is Different» («Большее есть другое»), в которой доказывал, что любое описание природы, которое можно дать на том или ином уровне, заслуживает самостоятельного изучения и постижения, а сосредотачиваться на наиболее фундаментальном уровне неверно. Он по-своему прав. Знаменитая проблема физики конденсированных состояний — поиск теории, которая бы успешно описывала высокотемпературные сверхпроводники — такие вещества, через которые электрический ток проходит без сопротивления при температурах существенно выше абсолютного нуля. Все, кто занимается этой проблемой, считают, что такие вещества состоят из обычных атомов, подчиняющихся обычным законам микромира; при этом они понимают, что подобное объяснение фактически никак не помогает нам понять, почему вообще возникает высокотемпературная сверхпроводимость.

* * *

Здесь возникает сразу несколько взаимосвязанных, но логически самостоятельных вопросов.

1. Являются ли наиболее детализированные (микроуровневые, исчерпывающие) описания интересными или важными?

2. Если мы планируем исследование, в рамках которого стремимся понять макроскопические феномены, то следует ли при этом сначала понять микроскопические феномены, а затем на их основе вывести эмерджентное описание?

3. Узнаем ли мы при изучении эмерджентного уровня нечто такое, чего не смогли бы понять, изучая микроуровень, будь мы даже настолько умны, как демон Лапласа?

4. Является ли поведение системы на макроуровне несовместимым с теми свойствами системы, которые мы ожидали бы в ней встретить, зная лишь её законы на микроуровне, и может ли идти речь не просто о несовместимости, а о прямом противоречии?

Первый вопрос, конечно, субъективен. Если вы интересуетесь физикой частиц, а ваш друг интересуется биологией, то никто из вас не будет правее другого; просто вы смотрите на вещи по-разному. Второй вопрос несколько более практичен, и ответ на него достаточно очевиден: нет. Почти во всех интересующих нас случаях мы можем немного подробнее разобраться в макроуровнях, изучая микроуровни, но узнаем больше (и быстрее), если станем изучать сами макроуровни.