переключатели, которые приводились в действие электрическими реле, кодировали последовательности битов. Вскоре физическая информация стала полностью электронной, биты воплотились в массивах вакуумных трубок, а позже – в транзисторах в составе интегральных схем.

Движущей идеей здесь является то, что мы могли бы назвать тезисом «бит-из-всего» (не путать с гипотезой Уилера «всё-из-бита»). Биты физически воплощаются в некоем базовом физическом объекте («всё»), таком как зубчатое колесо или транзистор, который имеет хотя бы два различных состояния. Различия в этом «всё» приводят к различиям в битах. Реализация структуры битов на структуре «всего» дает возможность использовать абстрактную математическую мощь вычислений внутри физической системы.

Идея проста, но необычайно действенна. Систематически кодируя последовательности битов как различия, которые создают различия, мы заложили основу для современных компьютерных технологий. Все более и более эффективные способы кодирования – все меньшие различия, которые все стремительнее порождают различия, – приводят к изобретению более производительных компьютеров. Огромные структуры битов могут быть воплощены в виде структур различий, которые создают различия внутри жесткого диска или на материнской плате современного компьютера.

В принципе, физическая информация может быть воплощена самыми разными способами. В 1961 году советский физик и писатель-фантаст Анатолий Днепров опубликовал рассказ под названием «Игра»*, в котором 1400 человек приглашаются на футбольный стадион. Им выдают листки бумаги с нанесенными на них символами и объясняют несколько простых правил, по которым они могут менять символы и передавать их друг другу. В конце этого процесса выясняется, что они выполняли программу для перевода предложения с португальского языка на русский. Никто из участников понятия не имел, что делал. Кусочки бумаги служили битами, а люди – процессорами. Физическая информация требует только систематического набора различий, который создает различия, и может быть воплощен во всевозможных базовых субстратах.

В этом смысле физическая информация субстратно нейтральна. С идеей того, что сознание субстрантно нейтрально, мы познакомились в пятой главе. Там идея заключалась в том, что одни и те же виды сознательного опыта могут возникать в системах, состоящих из очень разных субстратов: нейронов, кремниевых чипов и даже зеленой слизи. Субстратная нейтральность сознания – противоречивый тезис. В отличие от этого, субстратная нейтральность информации совершенно не противоречива. Одна и та же последовательность битов может быть закодирована во всех видах субстрата – в перфокартах, механических переключателях, транзисторах или узорах из пивных банок. Система языкового перевода Днепрова может быть реализована как людьми с карточками на футбольном стадионе, так и в электронной плате, и она останется при этом тем же самым алгоритмом обработки той же самой информации.

Физика информации

В последние годы устанавливаются все более прочные связи между информацией и физическим миром. Физик Рольф Ландауэр ввел слоган «Информация физична»*, чтобы выразить идею о том, что структурная информация играет определенную роль в законах физики. Он установил тесные связи между информацией и основными постулатами термодинамики. Другие пытались изложить более фундаментальные законы физики в информационных терминах. Третьи предложили более радикальную идею: сама физика может быть полностью связана с обработкой битов.

Игра «Жизнь» Конвея дает наводящую на размышления иллюстрацию. Может ли подобная этой игре система лежать в основе физики нашего мира? Это, конечно, необязательно должна быть именно игра Конвея, но, возможно, нечто похожее. Например, могут ли кварки и фотоны быть отличительными формами в основе трехмерной или четырехмерной сетки, состоящей из битов, – или, возможно, состоящей из кубитов в квантово-механической вселенной?

Эту идею иногда называют цифровой физикой*. Новаторская работа в этой области была проделана Конрадом Цузе, немецким инженером, которого можно считать изобретателем компьютера за работу, проделанную им при создании программируемой вычислительной машины Z3 в 1941 году. В 1969 году он написал книгу под названием «Вычислительное пространство», в которой предположил, что Вселенная может быть своего рода компьютером, основанным на цифровых правилах взаимодействия битов. Версии этой идеи были разработаны рядом других теоретиков, таких как Эдвард Фредкин и Стивен Вольфрам.

Цифровую физику можно кратко описать, используя уже знакомый слоган Джона Уилера «всё-из-бита»*‡. За этим слоганом стоит предположение о том, что физические объекты («всё») основаны на структурной информации («битах»). Уилер представил идею таким образом:

«Каждая физическая величина получает свое конечное значение из битов, двоичных указаний „да“ или „нет“, – вывод, который мы воплощаем во фразе „всё-из-бита“».

Собственная концепция Уилера «всё-из-бита» не совсем ясна. Он связывает ее с идеей «соучаствующей» Вселенной и предполагает участие наблюдателей, которые играют ключевую роль в ней. Наблюдатели задают вопросы, используя измерительные приборы вроде микроскопов и ускорителей частиц, а биты дают ответы. Такая интерпретация его предположения подразумевает элемент идеализма: реальность основана на наблюдениях наблюдателей, а наблюдения – это состояния сознания. Однако слоган Уилера часто понимался как идея о том, что физика основана на цифровых структурах (структурах битов), независимо от того, имеют ли эти биты какую-либо особую связь с наблюдателями или измерительными приборами. Именно так я и буду понимать здесь тезис «всё-из-бита». Тезис гласит, что каждый физический объект и величина основаны на наборе битов.

Ведущие современные теории в физике не формулируются в терминах битов. В них используются более сложные понятия, такие как квантовые волновые функции, позволяющие описать массу, заряд, спин системы и так далее, при этом все они встроены в пространство и время. Но эти теории согласуются с существованием более глубокого уровня, включающего взаимодействие битов или кубитов (отныне я буду в основном говорить «биты», но следует понимать, что это включает и кубиты). При таком подходе современная физика реализуется‡ с помощью цифровой физики, включающей взаимодействие битов.

Слово «реализовать» в речи философов означает что-то вроде «сделать реальным». На практике его можно использовать всякий раз, когда сущности низкого уровня образуют сущность более высокого уровня. Атомы реализуют молекулу, молекулы реализуют клетку и так далее. Тот же глагол можно использовать при обсуждении научных теорий: термодинамика, т. е. высокоуровневая физика давления, температуры и т. п., «реализуется» статистической механикой, которая рассматривает состояния частиц в макросистеме. Огромное количество молекул движется и взаимодействует, из-за чего в системе устанавливаются определенные давление и температура – по сути, молекулярное движение реализует давление. Методы статистической механики позволяют вычислить термодинамические величины.

Точно так же молекулярная физика реализуется атомной физикой, а атомная физика реализуется физикой элементарных частиц. Мы можем вывести молекулярную физику из атомной физики, а атомную физику – из физики элементарных частиц. В каждом случае нижний уровень обеспечивает детальную основу, которая поддерживает более пространную структуру теории более высокого уровня.

Сторонники цифровой физики надеются, что мы сможем вывести из нее нечто похожее на нашу современную физику. Будет