7

Мир без расстояний

Идея мгновенного перемещения в пространстве — телепортации — очень стара; она нашла отражение в некоторых восточных религиях. Наверно, многие из живущих сейчас людей верят, что телепортация уже осуществлена йогами и другими кудесниками исключительно силой собственной воли. Все, кто видел демонстрацию настоящего хождения сквозь огонь^[11], какую довелось видеть мне, должны очевидно, сделать вывод, что дух обладает почти неограниченной властью над материей, но я в данном случае осмелюсь проявить скептицизм.

В романе Альфреда Бестера «Звезды — моя цель», описывающем общество, в котором, можно сказать, все держится на телепортации, приводится с некоторым оттенком иронии одно из лучших доказательств невозможности телепортации силой духа. На первых же страницах мы находим интересное допущение: человек, которому угрожает внезапная смерть, способен невольно и бессознательно телепортировать себя в безопасное место. Убедительным аргументом, говорящим о неосуществимости этой идеи, представляется тот факт, что нет ни одного достоверного описания подобных событий, хотя каждый год происходят миллионы случаев, позволяющих практически проверить, способен ли на это человек.

Так что давайте лучше рассматривать проблему телепортации с научных позиций, на основе уже доступного нам — и предвидимого, — а не с позиций веры в силу духа, которая представляет собой нечто гипотетическое и совершенно нами неизведанное. Пути решения этой проблемы следует, по-видимому, искать только с помощью электроники. Мы научились посылать вокруг Земли звуки и изображения со скоростью света; почему бы нам не научиться посылать предметы и даже людей?

Очень важно уяснить, что в предыдущем предложении факты существенно искажены, сомневаюсь, впрочем, что это было замечено многими. Мы никуда не посылаем звуки и изображения — ни по радио, ни по телевидению, ни с помощью каких-либо иных средств. Они остаются там, где возникли, и там же через долю секунды исчезают. Мы посылаем только информацию — описание или, скажем, их план в форме электромагнитных колебаний, — на основе которой эти звуки или изображения могут быть воссозданы.

Передача звука — задача сравнительно несложная, и ее можно считать решенной: при действительно качественной аппаратуре копию от оригинала отличить очень трудно. Задача эта проста (я прошу прощения у нескольких поколений ученых и инженеров-акустиков, которые ломали над ней головы) по той причине, что звук «одномерен». Иными словами, любой звук, как бы он ни был сложен, может быть представлен как величина, имеющая в каждый отдельно взятый момент времени единственное значение.

Кажется совершенно невероятным, что вся масса звуков произведения Вагнера или Берлиоза может скрываться в извилистой бороздке, прорезанной на поверхности пластмассовой пластинки. И тем не менее это так, при условии, что извилины бороздки достаточно детальны. Человеческое ухо не способно улавливать звуки, частота которых превышает 20 тысяч колебаний в секунду; этим и устанавливается предел необходимой детализации, или, говоря на техническом языке, ширины полосы частот, которую должен пропускать звуковой канал.

С передачей изображения дело обстоит сложнее — здесь мы сталкиваемся с двумерной свето-теневой картиной. В то время как в каждое отдельное мгновение звук может иметь только один уровень громкости, изображение обладает тысячами оттенков яркости, И все эти оттенки надо воссоздать, если мы хотим передать изображение.

Телевизионные инженеры решили эту проблему, расчленив изображение на мелкие кусочки. В телевизионной камере изображение рассекается приблизительно на четверть миллиона элементов, примерно так, как рассекается растром фотография при изготовлении газетного клише. По существу, камера выполняет невообразимо быстрый обзор и оценку величин яркости всех элементов снимаемой сцены или картины и передает эти величины телевизионным приемникам, которые в соответствии с полученной информацией воспроизводят соответствующие яркости на экранах электроннолучевых трубок. В каждое отдельно взятое мгновение телевидение передает изображение всего одной точки, но, поскольку за долю секунды на экране вспыхивает четверть миллиона таких изображений, мы получаем иллюзию полной картины. А благодаря тому, что весь процесс повторяется тридцать раз в секунду (в странах, где переменный ток имеет 50 периодов, — 25 раз в секунду), изображение выглядит непрерывным и движущимся.

Таким образом, через телевизионный канал должно проходить за одну секунду почти астрономическое количество информации о светах и тенях. Умножив четверть миллиона на тридцать, мы получим 7 миллионов 500 тысяч отдельных сигналов в секунду; на практике телевизионный канал, пропускающий полосу частот в четыре мегагерца, дает приемлемый, но отнюдь не блестящий стандарт четкости изображения, характерный для наших домашних телевизоров. Если эта четкость кажется вам хорошей, сравните изображение на экране телевизора с высококачественным фотоснимком такого же размера.

А теперь позволим себе погрузиться в этакие технические грезы наяву — по стопам многих авторов научно-фантастических произведений. Начнем, пожалуй, с Конан-Дойля — заглянем в одно из малоизвестных его произведений, главным героем которого является профессор Челленджер. Это «Дезинтегратор», опубликованный в 20-х годах. Представьте себе некую сверхрентгеновскую установку, которая способна разложить твердое тело атом за атомом, подобно тому как телевизионная камера разлагает изображение в студии. Такая установка сможет послать цепочку электрических импульсов, которые будут означать: здесь — атом углерода, еще на две десятые ангстрема дальше — атом кислорода и так далее, пока весь предмет не будет описан необычайным и исчерпывающим образом. Если допустить, что подобная машина осуществима, ненамного труднее покажется обеспечение обратного процесса, то есть создание на основе переданной информации копии оригинала, совершенно идентичной ему. Можно назвать такую систему «передатчиком материи», но это название только вводило бы в заблуждение. Она не будет передавать материю, точно так же, как телевизионная станция не передает свет. Она передавала бы только информацию, руководствуясь которой приемник смог бы черпать неупорядоченную материю из соответствующего запаса и придавать ей желаемые формы.

Тем не менее фактическим результатом было бы мгновенное перемещение материальных тел, или, во всяком случае, перемещение их со скоростью радиоволн, обегающих Землю за ¹/₇ секунды.

Однако практические трудности, связанные с реализацией этой схемы, столь колоссальны, что, как только мы их уясним, вся идея покажется нам совершенно абсурдной. Достаточно сопоставить те две сущности, между которыми мы проводим аналогию, — поистине неисчислимы различия между плоским изображением довольно слабой четкости и пространственным телом со всем бесконечным богатством и сложностью его микроскопических деталей, вплоть до самых элементарных частиц. Мыслимо ли словами или каким-либо иным способом описания перекрыть пропасть, лежащую между фотографией человека и самим человеком?

Для иллюстрации сложности проблемы предположим, что нас попросили изготовить точную копию Нью-Йорка — до последнего кирпича, стекла в окне, бордюрного камня на тротуаре, дверной ручки, газовой трубы, водопроводных магистралей и всех линий электропроводки. Последнее особенно важно, потому что дубликат города не только должен быть точным во всех своих материальных деталях, но и в его бесчисленных силовых и телефонных сетях должны быть те же значения токов, что и в сетях оригинала в момент его воспроизведения.

Совершенно очевидно, что потребуется целая армия архитекторов и инженеров, чтобы составить необходимое описание города, или, переходя на язык телевизионной техники, осуществить процесс разложения, сканирования изображения. А за время их работы город так сильно изменится, что придется проделывать все заново, то есть, по существу, эту работу никогда нельзя будет закончить.

Но человек сложнее такого создания своих рук, как Нью-Йорк, в миллион, а может быть, и в триллион раз. (Забудем на время о весьма немаловажном различии между живым, чувствующим существом и неодушевленным предметом.) Мы вправе предположить, что процесс копирования человека будет соответственно более длительным. Если, скажем, потребуется год на «сканирование» Нью-Йорка (предположение крайне оптимистичное!), то на одного человека понадобится, вероятно, весь тот срок, который отделяет нас от эры, когда погаснут звезды. А для передачи полученной таким образом информации по какому-либо каналу связи потребуется, наверно, еще столько же времени.

Мы легко можем убедиться в этом, взглянув на цифровые величины, с которыми сопряжен этот процесс. В человеческом теле содержится, в грубом приближении, 5 · 10²⁷ атомов; вспомним, что телевизионное изображение имеет 250 тысяч элементов. На передачу этого числа элементов по телевизионному каналу затрачивается ¹/₃₀ секунды. Простой арифметический подсчет показывает, что на передачу «материального образа» из одной точки в другую по каналу такой же пропускной способности потребуется около 2 · 10¹³, или 20 триллионов, лет.

Наш анализ, хотя он по-детски примитивен и любой инженер-связист, подумав, сумеет отбросить пять-шесть нулей от этой цифры, показывает тем не менее всю сложность проблемы и ее неосуществимость с помощью технических средств, мыслимых и предвидимых ныне. Анализ этот отнюдь не доказывает, что такую задачу нельзя будет решить никогда, а лишь свидетельствует, что она выходит далеко за пределы возможностей современной науки, Попытавшись ее осуществить, мы выглядели бы совершенно так же, как Леонардо да Винчи, если бы он вознамерился построить, скажем, чисто механическую систему телевидения.

Аналогия здесь настолько точна, что имеет смысл развить ее подробнее. Действительно, что стал бы делать Леонардо да Винчи для решения проблемы передачи изображения высокой четкости (250 тысяч элементов) из одной точки в другую?

Вы будете удивлены, узнав, что он смог бы справиться с такой задачей, хотя, конечно, это было бы лишь бесполезным трюком. Он мог бы действовать следующим образом.

При помощи большой линзы изображение было бы спроецировано на белый экран в затемненной комнате. (Камера-обскура была известна Леонардо, он описал ее в своих заметках.)

На изображение наложили бы прямоугольную сетку с 500 ячейками по каждой стороне прямоугольника; таким образом, экран расчленился бы на 250 тысяч элементов. Каждую ячейку пронумеровали бы, чтобы любую точку всего поля экрана можно было обозначать двумя трехзначными координатами, например 123/456.

Затем какого-нибудь человека, обладающего острым зрением, попросили бы осмотреть изображение, элемент за элементом, и в зависимости от того, освещен элемент или затенен, сказать «да» или «нет». Вообразите, что разглядываете через лупу газетное клише, — и вы получите весьма ясное представление об этой процедуре. Если условиться обозначать темный элемент «0», а освещенный — «1», можно описать всю картину в пределах этого уровня четкости с помощью ряда семизначных чисел. Скажем, 1/001/001 означало бы, что элемент в левом верхнем углу освещен, а 0/500/500, — что последний элемент в правом нижнем углу экрана затемнен.

Далее перед Леонардо встала бы проблема передачи этого ряда из 250 тысяч семизначных чисел в какой-то удаленный пункт. Это можно проделать многими способами — семафорами, световыми вспышками и т. п. На приемном конце этой линии связи изображение можно было бы синтезировать, скажем, зачернив соответствующие ячейки на бланке, разлинованном на 500 х 500 клеток, или установив перед белым экраном четверть миллиона крохотных заслонок, которые можно открывать и закрывать, или еще десятком других способов.

Сколько же времени потребовалось бы на все эти операции? Узким местом, вероятно, стала бы передача сигналов семафором. При удаче Леонардо умудрился бы передавать один знак в секунду, а нужно передать 1 750 000! Вот и получается, что ему понадобилось бы около двадцати суток, не говоря уже о фантастических затратах сил и нервов, на передачу всего лишь одного изображения.

Он мог бы, правда, сократить этот срок, заставив работать много людей параллельно, но при наращивании числа операторов он очень скоро достиг бы предела, за которым результаты начали бы ухудшаться. Скажем, двадцать человек, одновременно работающих над разверткой изображения и посылающих свою информацию по отдельным семафорам, конечно, мешали бы друг другу; меньше чем за сутки они все равно не закончили бы работы. Возможность выполнения всех этих операций за ¹/₃₀ секунды показалась бы Леонардо, — вероятно, самому прозорливому человеку из всех когда-либо живших на Земле — абсолютно, категорически немыслимой. И все же через пятьсот лет после его рождения благодаря электронике такое чудо происходит почти во всех жилищах цивилизованного мира.

Вполне возможно, что есть техника, настолько же превосходящая электронику, насколько последняя превосходит неуклюжие машины средневековья. И, может быть, средствами такой техники даже развертка, передача и воссоздание столь сложного объекта, как человек, окажутся осуществимыми, причем в разумно короткий срок, скажем за несколько минут. Впрочем, даже и это достижение отнюдь не означает, что мы когда-нибудь сумеем «переслать» живого человека — со всеми его мыслями, воспоминаниями, с его неповторимым ощущением собственной личности — через посредство какого-либо эквивалента радиосвязи. Человек — это нечто большее, чем просто сумма атомов, слагающих его; он представляет собой по меньшей мере такую сумму плюс невообразимое количество энергетических состояний и пространственных сочетаний, в которых эти атомы пребывают в данный момент времени. Современная физика (и в особенности принцип неопределенности Гейзенберга) утверждает, что измерение всех этих состояний и сочетаний с абсолютной точностью принципиально невозможно и что, по существу, сама идея такого измерения бессмысленна. Подобно копии, снятой под копирку, дубликат обязательно должен отклоняться от природы вещей, отличаться некоторой неясностью, «размазанностью». Такая «размазанность» может быть совершенно незначительной (наподобие фона в высококачественной магнитной записи звука), но может быть и настолько большой, что копия станет неузнаваемой, как это бывает с газетной репродукцией фотоснимка, которая много раз подвергалась клишированию.

Я не приношу извинений за чисто механистический подход к рассматриваемому вопросу; перед нами слишком много технических проблем, чтобы мы могли заниматься такими неопределенными понятиями, как душа и дух. Можно с полным основанием утверждать, что, если бы мы даже смогли воспроизвести человека с точностью до последнего атома, в результате было бы получено неживое существо, а если и живое, то совсем другое. Все же именно такая репродукция удовлетворяет минимальному требованию; нам, возможно, понадобится сделать нечто большее, но этого мы обязаны добиться безусловно (если хотим решить обсуждаемую проблему).

Эта проблема имеет и другой аспект; я не могу им пренебречь, да читатель и сам, несомненно, уже задумался над ним. Если такой способ транспортировки осуществим, некоторые последствия его будут просто устрашающими.

Дело в том, что передатчик материи — это не только «передатчик». Он потенциально является и размножающим устройством, могущим создавать любое число копий, неотличимых от оригинала. Копий может быть столько же, сколько имеется приемников; кроме того, вероятно, «сигнал» можно будет записывать и многократно «проигрывать» через тот же самый приемник. В связи с этим уместно будет напомнить, что сырье, из которого построено человеческое тело, стоит очень дешево.

Когда-нибудь все производственные процессы будут основаны на этом принципе, который, конечно, вполне целесообразен, пока речь идет о простых, неодушевленных предметах и пусть даже довольно сложных, но все же не живых существах^[12]. Мы не возражаем против тысяч одинаковых пепельниц, чашек или автомобилей, но общество было бы ввергнуто в кошмарную неразбериху, столкнувшись с сотнями людей, которые с полным основанием заявляли бы, что они — одна и та же личность. Даже всего два-три экземпляра видного государственного деятеля могли бы породить политический хаос; возможности для преступлений, интриг, развязывания войн здесь столь велики, что это изобретение было бы куда опаснее любой атомной бомбы. Однако сам по себе устрашающий характер того или иного открытия еще не делает его неосуществимым, это уже испытали на себе жители Хиросимы. Мы можем, конечно, питать надежду, что передатчик — дубликатор материи останется навсегда за пределами досягаемости, но я все же опасаюсь, что когда-нибудь человечеству придется заняться проблемами, которые связаны с такой техникой.

Я сильно подозреваю также, что примитивный, «телевизионный» подход, охарактеризованный выше, окажется не самым лучшим решением проблемы мгновенной транспортировки. Истинное решение (если оно вообще существует) может оказаться гораздо более хитроумным. Оно может быть сопряжено со свойствами самого пространства…

Кто-то когда-то весьма остроумно сказал, что пространство есть нечто, не позволяющее многим вещам занимать одно и то же место. Но предположим, нам хочется, чтобы две вещи были в одном и том же месте, или, точнее, чтобы «два места были в одном и том же месте»?

Идея неподвижности, неизменности, абсолютности пространства за последние пятьдесят лет много раз подвергалась нападкам; «виной» тому главным образом открытия Эйнштейна. Однако еще до того, как теория относительности заставила пристальнее и глубже задуматься над представлениями, которые всегда казались здравыми, ряд философов и математиков поставили под сомнение концепцию классического, или евклидова, пространства. К ним относится в первую очередь Николай Иванович Лобачевский (1793–1856).

Существуют по меньшей мере две точки зрения, согласно которым пространство может обладать свойствами более сложными, нежели те, что описаны в учебниках геометрии и смутно запомнились большинству из нас еще со школьных времен. Оно может либо не повиноваться основным аксиомам Евклида, либо иметь более трех измерений. Современные геометры, чей девиз — «если это можно себе представить, это уже не геометрия», навыдумывали много более страшных вероятностей, но мы можем с благодарностью пренебречь ими.

Четвертое измерение за последнее время вышло из моды; оно было популярно в начале столетия, но, возможно, когда-нибудь вновь получит признание. Сама по себе мысль, что может существовать нечто, настолько же превосходящее куб, насколько куб превосходит квадрат, не содержит ничего особенно трудного для восприятия. Очень легко вычислить свойства четырехмерных, да и вообще n-мерных тел по аналогии с телами низших измерений. Мы займемся этим в главе 14.

Хотя я охотно — и даже более чем охотно — готов принять поправку к моей точке зрения, я не думаю, что евклидово пространство предоставляет возможность кратчайшего сообщения между двумя точками в знакомом нам трехмерном мире. Две точки, разделенные определенным расстоянием в трехмерном пространстве, окажутся как минимум не менее отдаленными друг от друга в пространстве любого высшего порядка. Однако, если мы вообразим, что пространство может быть изогнуто, искривлено и аксиомы Евклида к нему уже неприменимы, возникают новые и очень интересные возможности.

И вновь единственным доступным нам способом оценить эти возможности оказывается аналогия. Вспомните о давно знакомой, но загадочной фигуре — так называемой поверхности Мёбиуса. Она образуется склеиванием двух концов бумажной полоски, предварительно скрученной на пол-оборота. В результате, как известно, получается «кольцо с односторонней поверхностью», в чем вы можете легко убедиться, проведя по нему пальцем. Я предлагаю вам самим изготовить поверхность Мёбиуса: вам потребуется на это секунд тридцать, и вы не пожалеете затраченного времени.

Зажмите эту склеенную полоску между большим и указательным пальцами. Вы сможете провести карандашом непрерывную линию от большого пальца к указательному, сделав один оборот по полоске. (А может, это будет всего только пол-оборота? Но так мы, чего доброго, далеко зайдем). Расстояние это довольно большое, особенно для жителя воображаемой двухмерной страны «Флатландии», который может передвигаться только по поверхности.

Зато, если бы вы могли пройти через толщу бумаги, по прямой между большим и указательным пальцами, расстояние было бы очень коротким: вместо, скажем, двадцати пяти сантиметров — десяток микронов.

Этот небольшой и простенький опыт позволяет предположить существование некоторых весьма необычных возможностей. Можно представить себе виды пространства, в которых точки А и В в одном направлении очень далеки друг от друга, а в другом — совсем близки.

Тот факт, что мы представляем подобную картину в своем воображении, отнюдь не означает, что она физически осуществима и что в пространстве есть «дыры», сквозь которые мы можем «напрямик» шагнуть через всю Вселенную. Мы полагаем, однако, что геометрия пространства непостоянна (конечно, многим математикам, прожившим в двухтысячелетней тени постулатов Евклида, эта мысль показалась бы абсурдной). Пространство может изменяться под воздействием гравитационных полей. Впрочем, тут мы, кажется, «ставим телегу впереди лошади»: так называемые «гравитационные поля» есть не причина, а следствие искривлений пространства.

Возможно, когда-нибудь мы добьемся власти над некими силовыми полями — или силами, — власти, которая позволит нам изменять структуру пространства с пользой для себя, скажем сплетая его в узлы, наподобие кренделя, со свойствами еще более удивительными, чем у поверхности Мёбиуса. Кто знает, может быть, давно знакомая по научной фантастике идея «искривления пространства» вовсе не чистый вымысел; когда-нибудь она станет для человечества будничным фактом и люди будут шагать с одного континента на другой (или даже из одного мира в другой?) так же легко, как в соседнюю комнату.

Но решение можно искать и на другом пути, совершенно новом и неожиданном, как это часто бывало в прошлом. Мы должны исходить из того, что скорости передвижения будут неизменно возрастать до крайних пределов технически осуществимого, — и никто не в силах сказать, каковы эти пределы. Сигналы могут перемещаться со скоростью света, материальные тела — со скоростью ненамного меньшей. Когда-нибудь сможем добиться этого и мы сами.

Однако существует тенденция, которая может противодействовать созданию глобальной системы мгновенного перемещения. Средства связи совершенствуются; придет время, когда человек сможет не только видеть и слышать, но и воспринимать ощущения всеми другими органами чувств с помощью сигналов, передаваемых по всей нашей планете, и у людей будет все меньше и меньше стимулов к путешествиям. Такую возможность предсказал еще более тридцати лет назад И. М. Форстер в своем известном рассказе «Машина останавливается». Это рассказ о наших отдаленных потомках; они живут в уединенных кельях и почти не покидают их, зато могут в одно мгновение установить телевизионный контакт с любым человеком на Земле, где бы он ни находился.

Форстер дожил до времени, когда телевидение достигло совершенства, намного превосходящего его вымысел тридцатилетней давности; может быть, его представление о будущем человечества в своих основных чертах не так уж далеко от истины. Дальняя связь и дальние передвижения — факторы противоборствующие! До сих пор они взаимно уравновешивались, но если когда-нибудь первый возьмет верх, результатом явится общество, изображенное в рассказе Форстера.

С другой стороны, успешный прорыв в области передвижений, подобный совершенному электроникой в связи, поведет к возникновению мира неограниченной и легкой подвижности. Исчезнут все барьеры расстояний, некогда разделявшие людей и страны. Переворот, произведенный телефоном в деловой и общественной жизни, покажется ничтожным в сравнении с тем, что может принести всей нашей цивилизации «телепортер». Вряд ли стоит разделываться одной фразой с перспективой, которая могла бы революционизировать (если не уничтожить совсем) большую часть торговли и промышленности. Вообразите, что случилось бы, если бы мы могли мгновенно перемещать сырьевые продукты и промышленные изделия по всей Земле! Технически эта задача в миллиарды раз легче мгновенной транспортировки столь хрупких и сложных созданий, как человеческие существа, и я почти не сомневаюсь, что в течение ближайших нескольких столетий люди этого добьются.

Во все эпохи человек боролся против двух великих врагов — времени и пространства. Возможно, он никогда не победит время и беспредельные космические дали тоже сокрушат его, если он дерзнет удалиться от Солнца больше чем на несколько световых лет. Но здесь, на нашей маленькой Земле, он когда-нибудь сможет объявить о своей полной победе над расстоянием.

Не знаю, как мы достигнем этих рубежей, — все сказанное мною, возможно, лишь убедило читателя в полной их недостижимости. Я же верю: придет время, когда мы сможем перелететь с одного полюса на другой за мгновение, разделяющее два удара нашего сердца.

Но, если, добившись такой власти над силами природы, мы потеряем всякий интерес к ее использованию, это будет очередная веселая шутка истории. 

Примечания:

1

А. Н. Колмогоров. Жизнь и мышление с точки зрения кибернетики, М., 1961.

11

См. главу 17.

12

Более подробно этот вопрос рассматривается в главе 13.