С помощью физики были не только найдены объяснения взаимосвязям природных явлений, но и вычислены траектории движения планет. Но если учёные могут прогнозировать путь тел весом 2,0·10²⁷ тонн в миллиардах километров от нас, то смогут ли они предсказать судьбу человека?

В 1814 году французский учёный П.-С. Лаплас предложил концепцию, которая может дать ответ на этот вопрос. Математик не был приверженцем ни одной из религий, но был сторонником космологического детерминизма: он считал, что всё в мире существует под действием причинно-следственных связей, а значит, может быть рассчитано и предсказано. Детерминизм отрицает существование случайности, а будущее каждой частицы определено в момент большого взрыва.

Это убеждение помогло учёному сформулировать эксперимент, рассматривающий некое существо («демона»), которое сможет предсказывать судьбу. Если демон Лапласа сможет принять исходные параметры любой системы, то ему удастся рассчитать положение каждой её частицы в будущем. А так как вся Вселенная состоит из частиц, такое существо сможет спрогнозировать судьбу не только одного человека, но и всех планет и галактик.

Если говорить своими словами, демон Лапласа – более функциональный и технологичный предсказатель, экстрасенс или гадалка, которые часто встречаются в массовой культуре и даже в 23-х сезонах «реалити» шоу. Существенная разница – предсказания демона основаны на техническом расчёте и анализе данных. Спойлер: но и его предсказаний пока что не существует.

Сейчас учёные могут прогнозировать некоторые события и явления с помощью математического моделирования – упрощённого описания реальности с помощью математических понятий. Благодаря ему математики могли просчитывать развитие COVID-19. Например, Стэнфордский проект Folding@home позволил желающим объединить вычислительные мощности своих компьютеров для составления прогноза развития заболевания. То есть, увеличив количество операций, которое может выполнять машина за определённое время, авторы проекта смогли рассчитывать больше действий объекта, в данном случае вируса.

Такие модели нельзя назвать точными, они лишь рассчитывают наиболее вероятные сценарии. Однако существует раздел математического моделирования – молекулярная динамика, в рамках которого с помощью суперкомпьютеров можно рассчитать точное движение молекул и атомов. Тем не менее, этот способ занимает слишком много времени – к моменту, когда вычисления будут готовы, все молекулы уже окажутся там, где им предсказано быть. Поэтому его не используют в целях определения будущего.

Получается, суперкомпьютерам всё ещё не хватает вычислительной мощности для расчёта событий будущего. Чтобы разобраться в том, что такое вычислительная мощность, можно представить гоночный трек: один гоночный болид – компьютер, а другой – молекула. В современных условиях – когда молекула пересечёт «финишную» черту, компьютер только начнёт набирать скорость. Соответственно, скорость болида равна вычислительной мощности. Но существует закон Мура, который гласит, что вычислительная мощность на планете увеличивается в два раза каждые 24 месяца. Это очень быстрый рост, поэтому в теории мы могли бы рассчитывать на то, что в ближайшем будущем человечество создаст демона Лапласа и просчитает свою судьбу с точностью до секунды.

Получается, всё в мире предопределено, и люди не могут повлиять на собственную жизнь?
Не совсем так.
Уже сегодня известно, что закон Мура не сможет обеспечить нам достаточную вычислительную мощность, но это не единственная проблема демона Лапласа.

В двадцатом веке умы учёных-теоретиков занимало формирование новых законов квантовой физики, которые уже на начальном этапе противоречили принципам существования демона Лапласа. Один из них – принцип квантовой неопределённости Гейзенберга, согласно которому мы не сможем точно узнать положение и состояние частицы.
Квантовую неопределённость можно объяснить на примере мяча, подброшенного вверх, который фотографируют на разных выдержках.

Если выдержка будет короткая, то мы точно будем знать положение мяча и его размер. А если её увеличить, то изображение будет смазанным, но получится увидеть траекторию полёта мяча и узнать его скорость.

Также и с частицей: если зафиксировать её точное положение в пространстве, то мы не сможем наблюдать траекторию её движения, но будем знать форму и размер, и наоборот – если мы будем знать состояние частицы и её скорость, то не сможем точно определить, где она. Соответственно, не получится узнать положение и состояние каждой частицы во Вселенной одновременно: чем точнее одна характеристика, тем больше погрешность в вычислении другой. А демону Лапласа, по условию, для работы необходимо точно знать каждый параметр.

Таким образом, какая бы большая мощность у вычислительной машины не была, она не сможет получить достаточно достоверные данные о каждой частице во Вселенной, так как это противоречит принципам квантовой механики, а значит, и не сможет вычислить её будущее без погрешности. Неточности в таких вычислениях позволят сделать нам только прогноз, но не узнать реальную судьбу системы.

Вернёмся к закону Мура, исходя из которого вычислительная мощность увеличивалась бы так быстро, что ещё в 21 веке можно было бы оставить лже-предсказателей без работы. По факту это не закон, а только наблюдение учёного Гордона Мура. На самом деле, уже с 2014-го года вычислительная мощность перестала увеличиваться в два раза каждые 24 месяца. Следовательно, закон не работает в полной мере и предположительно перестанет выполняться к 2025-му – кроме того, что компаниям-производителям не выгодно так быстро улучшать свою технику, с каждым годом это становится всё сложнее с точки зрения физики. Соответственно, накопить достаточную вычислительную мощность для демона Лапласа просто не получится.

И это только некоторые причины, почему мысленный эксперимент не может быть реализован в жизни. Несмотря на научный крах демона Лапласа, авторы продолжают использовать этот образ в своих произведениях.

Например, в романе М. А. Булгакова «Мастер и Маргарита» подкованный в этой теме читатель сможет найти «демона Лапласа» – Воланда. Князь тьмы обладает огромной властью: вершит правосудие по своему усмотрению, может предсказывать будущее других и изменять его.

В самом начале книги, во время разговора с Берлиозом и Бездомным на Патриарших прудах, Воланд рассказывает о событиях 2000-летней давности – срок его жизни не ограничен, а значит, он живёт вне времени. А потом предсказывает скорую кончину Берлиоза «из-за масла, которое уже разлила Аннушка». Тогда Бездомный смеётся над ним:

Но случается именно то, что предсказывал Воланд, – Берлиоз поскальзывается на трамвайных путях, скользких от разлитого на них масла, а Бездомный попадает в лечебницу для душевнобольных, куда предлагал отправиться Воланду.
Кроме этого Князь тьмы верит в судьбу и в то, что человек не властен над ней.

Нельзя точно сказать, задумывал ли Булгаков в образе Воланда демона Лапласа, но писатель оставил много мистических и астрологических высказываний во фразах героя, а ещё интересовался древними астрономами, которые верили в то, что судьба управляет человеком и у всего есть причины, а случайности не существует.

Возвращаясь из книги в реальную жизнь, можно сказать, что на сегодняшний день нет способа точно предсказать будущее, нельзя вычислить свою судьбу. Но мы всегда можем узнать множество наиболее возможных событий будущего и понять, как нам нужно поступить, чтобы достичь желаемого результата.
Физика может рассчитать и узнать многое, но как бы чудесна не была эта наука, человек остаётся хозяином своей жизни, следуя тому пути, который выберет сам.