Забавные персонажи научного мира

Есть такая интересная вещь в науке – «мысленный эксперимент».

Это способ познания мира. И порой единственный способ (если исключить бритву Оккама) объяснения многих вещей в нашей жизни.

Мысленный эксперимент строится на том, что он воспроизводится не в реальной жизни, а в воображении автора.

Зачем проводить подобные опыты? Порой реальные требуют слишком много ресурсов и их проще заменить простым воображением. Однако, данный метод порождает весьма забавные ситуации и персонажей, достойных пера самых неординарных писателей. И, безусловно, большинство из них приводят к парадоксу или даже к мысленному опровержению.

Очень многие персонажи этих экспериментов каким-либо образом упоминаются в литературе, фильмах, играх и даже музыке. А как часто Вы узнаете в понравившемся Вам персонаже какого-нибудь кота Шрёдингера или Демона Максвелла?

Вы правильно поняли. Данная статья как раз является подборкой любопытных мысленных экспериментов и их персонажей.

Бесконечные обезьяны

Обезьяна сидит и долбит пальцами по клавиатуре. У нее есть шанс написать текст аналогичный по сложности и построению Шекспировским сонетам, если ей дать бесконечность? Впрочем, формулировка несколько иная:

Предположим, существует бесконечное количество бесконечных обезьян, которые печатают на бесконечных печатных машинках бесконечный хаотичный текст на бесконечных листах бесконечное количество времени. С какой вероятностью обезьяна напечатают оригинальный текст Гомера?

Ученые посчитали эту вероятность. Она составила 1/3,4•10^183946 в том случае, если у обезьяны есть лишь клавиши английского алфавита (26 штук), и нам совершенно без разницы есть ли в тексте знаки препинания, абзацы и даже пробелы.

К чему же это? А Вы разве никогда не слышали про концепцию «ВНЕЗАПНОГО» возникновения жизни на Земле путем совершенно случайных положительных мутаций в генотипе? Данный мысленный эксперимент как бы показывает несостоятельность данной теории. Упоминается у Дугласа Адамса и в очень любопытном фильме – Автострада 60. Не смотрели? Не читали? Многое потеряли. На самом деле всевозможные аналогии данной теории встречаются от Аристотеля вплоть до наших дней. А какой может быть вывод?

Цитата Есть теория, что вселенная и время бесконечны, значит, случиться может все что угодно, то есть любое событие неизбежно, иначе его бы не случилось!

Демон Лапласа

Если уж говорить про бесконечных обезьян, то почему бы не упомянуть про бесконечные знания? Демон Лапласа, очень известный персонаж в научных кругах, может каждую секунду сказать, в каком направлении движется предмет, и что с ним случится через секунду (Демон знает все силы, которые могли бы повлиять на предмет, его скорость, координаты и прошлое). А значит, будущее и настоящее - уже свершились для этого персонажа, им просто предстоит произойти.

Стоит учесть, в какое время жил Лаплас. В то время у людей еще не пропала надежда быть "совершенными". Демон - это представления Лапласа о том, как человек мог бы жить, к чему должен стремиться путем систематизации и осмыслению накопленных знаний. Прототипы персонажа встречаются везде и всюду, где речь заходит о Предназначении, Судьбе и Предсказаниях. Более того, некоторые писатели отождествляют Демона и Судьбу.

Демон Максвелла

Уже полтора века будоражит умы всем ученым персонаж, ласково прозванный «Демон Максвелла». Впрочем, недавно этот эксперимент списали за древность. Но парадокс не решен, не смотря на все заверения каких-либо ни было ученых. Если хотите – я с удовольствием подискутирую в комментариях.

Представим себе, что существует сосуд с газом, разделенный на две половины стеклянной перегородкой. Рядом сидит вахтер. Он пропускает в правую половину молекулы, которые движутся быстрее своих сородичей, а в левую, соответственно, те, которые движутся медленнее. Через некоторое время правая половина будет гораздо теплей, чем левая. Тем самым система упорядочится по сравнению с исходным состоянием, и второе начало термодинамики будет нарушено. Мало того, разницу температур можно будет использовать для получения работы, а если вахтер будет работать вечно, не требуя пайка – получится вечный двигатель.

Коллегами Максвелла вахтер был ласково назван «Демоном» и с тех пор данный персонаж появляется то тут, то там в различных произведениях. В большинстве своем его рисуют, как некоего джина, стерегущего проход или сокровища. К примеру, у Стругацких Демоны Максвелла открывали и закрывали двери в НИИЧАВО.

Чайник Рассела

Если уж речь зашла про Бога, то я дам слово самому ученому:

Цитата Если я предположу, что между Землёй и Марсом вокруг Солнца по эллиптической орбите летает фарфоровый чайник, никто не сможет опровергнуть моё утверждение, особенно если я предусмотрительно добавлю, что чайник настолько мал, что не виден даже мощнейшими телескопами. Но если бы я затем сказал, что коль моё утверждение не может быть опровергнуто, то недопустимо человеческому разуму в нём сомневаться, мои слова следовало бы с полным на то основанием счесть бессмыслицей. Тем не менее, если существование такого чайника утверждалось бы в древних книгах, каждое воскресенье заучиваемых как святая истина, и осаждалось бы в умах школьников, то сомнение в его существовании стало бы признаком эксцентричности и привлекло бы к усомнившемуся внимание психиатра в эпоху просвещения, или же инквизитора в прошлом.

Макаронный монстр, Церковь Евгения Петросяна, Ктулху – все эти забавы используют метод Рассела для осмеяния религии и конкретного тезиса – «не мы должны доказывать существования Бога, он есть, приведите доказательства его отсутствия!»

Именно поэтому спорить с религиозными фанатиками я хожу с чайником. Или, в крайнем случае, сам прикидываюсь им.

Кот Шрёдингера

Начиналось все довольно мирно – некий Эрвин Шрёдингер в мысленном эксперименте положил в коробку своего домашнего кота. В коробке, путем мысленных усилий, был сооружен целый механизм по убиванию кота – радиоактивное ядро, молоток и колба с ядом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадётся за 1 час, составляет 50 %. Если же ядро распадется – молоток рухнет и разобьет колбу, а кот Шрёдингера, увы, умрет в страшных мучениях. Однако же, ядро с 50% вероятностью может не распасться и кот останется жив!

Прошел час. Жив ли кот?

Безусловно, любой ответит, что надо просто открыть коробку и посмотреть. Но специалисты квантовой физики имеют свое мнение – ядро (и кот вместе с ним) находится во всевозможных состояниях одновременно. При этом для каждого состояния определена вероятность с которой ядро (и кот) в нём находится. Таким образом, до того как мы открыли ящик кот находится в состоянии «ядро распалось, кот мёртв» на 50 %, и в состоянии «ядро не распалось, кот жив» на остальные 50 %.

То есть...

В нормальном мире, мире так называемого здравого смысла, мы говорим: «Я не знаю, в каком состоянии находится объект, пока я этого состояния не измерю, но в каком-то он все-таки находится». В мире квантовой механики мы вынуждены говорить: «До момента измерения я знаю, что объект находится сразу во всех мыслимых состояниях».

А значит – кот не жив и не мертв, находится в двух состояниях одновременно (везде и нигде, к примеру) ровно до тех пор, пока мы не откроем коробку. И это состояние может привести к телепортации кота в неизведанное направление. Быть может, даже частями.

Шрёдингер хотел показать несостоятельность квантовой физики перед всем ученым светом, а создал известного персонажа. К примеру, Чеширский кот из книги «Алиса в стране чудес» обладает всеми характерными чертами данного мысленного эксперимента. Всякие писатели упоминают всуе кота Шрёдингера совершенно не к месту и к месту. Так, к примеру, у Лукьяненко был девайс под названием сабжа. Ну и, конечно, огромное количество других отсылок, которые я рекомендую поискать среди Sci-fi литературы и вообще фантастики.

  Комната Мэри

Мысленный эксперимент не столь популярен, но очень поучителен. Был опубликован в статье «Эпифеноменальные квалиа» 1982 года. Как и Демон Лапласа показывает несовершенство наших знаний. Подумайте сами – Вы можете спорить, к примеру, о смерти, писать научные статьи о том, что физически происходит с телом человека, описать все химические процессы, но знать, что же происходит, когда человек переступает черту, Вы сможете только одним способом – умереть. Собственно, сам текст эксперимента:

Мэри — учёный, изучающий цвета, и знает все физические факты о цвете, включая все физические факты о переживании цвета другими людьми, начиная с поведения, который конкретный цвет может вызвать, и вплоть до конкретных последовательностей нейрологических реакций, которые регистрируются при восприятии цвета. Однако она с рождения была заключена в комнате, раскрашенной только в черно-белые цвета, и могла наблюдать внешний мир только через черно-белый монитор. Когда ей позволят покинуть комнату, следует признать, что она узнает что-то новое о красном цвете в первый раз, когда увидит его, — в первую очередь, то, каково это видеть цвет.

Мозг в колбе

Любители фильма "Матрица", а еще лучше - "Призрак в доспехах", знают основную идею данных произведений. Однако же, полезно знать, что зародилась эта мысль еще в 70-ых в мысленном эксперименте "Мозг в колбе".

Предположим, что на самом деле - Ваш мозг сейчас обитает в полупрозрачной колбе, наполненной жидкостью, а мощный компьютер, нейрохирургическим способом подключенный к нему, создает виртуальную реальность. Сможете ли Вы доказать, что это не так?

Не сможете. Однако, не обольщайтесь, вера в подобное ничем не отличается от веры в Чайник Рассела.

Ну и в конце, хочу рассказать старый, добрый анекдот, породивший еще одного персонажа и поставивший на место большинство ученых.

Цитата Решил миллиардер разработать метод узнать, кто на скачках победит. Позвал биолога, математика и физика, дал задание, миллион долларов и год времени. Через год приходит биолог:

— Ну, зная точную родословную лошади, успехи ее родителей, чем ее кормили, как лечили, я могу точно назвать максимальную скорость.

Математик:

— Имея точные статистические данные предыдущих забегов этих лошадей, я могу назвать приблизительные результаты этого…

Физик:

— Мне нужно еще десять лет, пятьдесят миллионов долларов, несколько помощников и лаборатория, но я уже построил модель движения абсолютно упругого сферического коня в вакууме!

Автор - Tower