Глава 12
Эволюция физического порядка: от атомов до экономик
Вселенная состоит из энергии, материи и информации, и хотя энергия и материя существуют по умолчанию, для появления информации требуются определенные условия. Это не всегда просто.
Мы начали свой рассказ с описания некоторых основных физических механизмов, которые способствуют увеличению объема информации. Они включают три важные концепции: спонтанное возникновение информации в неравновесных системах (пример с водоворотом), накопление информации в твердых телах (например, в белках и ДНК), а также способность материи производить вычисления.
Первая идея связывает информацию с энергией, поскольку в неравновесных системах информация возникает естественным образом. Эти системы состоят из большого количества частиц и характеризуются значительными энергетическими потоками. Потоки энергии способствуют самоорганизации материи. Как говорил Пригожин, энергетические потоки, которые не позволяют системе прийти в состояние равновесия, объясняют спонтанное возникновение порядка или информации. Неравновесные системы порождают информацию естественным образом по мере того, как они организуются в динамические устойчивые состояния. К повседневным примерам таких систем относятся водовороты, формирующиеся при сливе воды из ванны, а также завихрения, появляющиеся при вливании молока в кофе.
Однако неравновесные системы не позволяют нам понять более сложные формы информации. Здесь в игру вступает существование твердого вещества и вычислительные способности материи.
Непрерывное стремление к энтропии означает, что информация всегда находится под угрозой уничтожения. Чтобы выжить, информации приходится скрываться, поскольку во Вселенной, где информация существует недолго, информация не может накапливаться.
Твердое вещество позволяет информации сопротивляться энтропии. Обеспечивая информации возможность сохраняться, твердые тела позволяют информации рекомбинироваться. Это рекомбинация необходима для дальнейшего роста объема информации.
В своей книге 1944 года «Что такое жизнь?» Эрвин Шредингер подчеркнул значение твердых тел в качестве носителей информации в контексте жизни. Он понимал, что жизнь представляет собой далекую от равновесия систему, обладающую способностью сохранять и обрабатывать информацию. Он также осознавал, что такие твердые вещества, как белки и ДНК, необходимы для хранения и переноса информации и что способность этих молекул воплощать информацию обусловливается не только их твердостью.
Шредингер отметил, что апериодическая природа таких кристаллических твердых тел, как ДНК, имеет определяющее значение для способности этих молекул воплощать информацию. Длинномасштабные и короткомасштабные корреляции позволяют молекуле ДНК упаковывать большие объемы информации так же, как длинномасштабные и короткомасштабные корреляции в языке позволяют нам выражать идеи, которые нельзя выразить с помощью случайных комбинаций слов.
Таким образом, вторым ключом к разгадке тайны увеличения объема информации является то, что твердые тела имеют определяющее значение для сохранения информации. Тем не менее не все твердые тела способны воплощать информацию. Для этого они должны обладать определенной структурой. Твердые тела, характеризующиеся случайной или периодической структурой, не в состоянии воплощать информацию, которую могут содержать такие более сложные структуры, как ДНК.
Существенное значение твердых веществ для накопления информации также говорит нам об условиях окружающей среды, которые больше всего способствуют росту объема информации. Эти условия определяются узким диапазоном температур. Информация не может накапливаться в полностью замороженной среде, поскольку в таких условиях информация статична и не может рекомбинироваться. Кроме того, объем информации не может расти при слишком высокой температуре. Такая обжигающая среда, как солнце, характеризуется множеством неравновесных завихрений, однако отсутствие твердых тел означает, что информация в такой среде не может сохраняться, рекомбинироваться и накапливаться. На солнце не существует длинных белковых цепей. На самом деле температура там настолько высока, что атомы отрываются от своих электронов в процессе непрестанного движения, происходящего на солнце. Таким образом, горячие миры могут генерировать простые формы информации, но в отсутствие твердых тел информация не может выйти за пределы своих самых примитивных состояний.
Для появления информации требуется энергия, а для ее сохранения необходимы твердые вещества. Однако для взрывообразного роста объема информации нужен еще один ингредиент: способность материи производить вычисления.
Факт того, что материя способна производить вычисления, является одним из самых удивительных фактов во Вселенной. Только подумайте, без вычислительной способности материи не было бы никакой жизни. Бактерии, растения, вы и я технически являемся компьютерами. Наши клетки постоянно обрабатывают информацию не вполне понимаемым нами способом. Как мы видели ранее, способность материи производить вычисления – это необходимое условие для возникновения жизни. Это также является важной отправной точкой в способности нашей Вселенной порождать информацию. По мере того как материя научается производить вычисления, она начинает выбирать, какую информацию следует накапливать и какие структуры воссоздавать. В конечном счете именно вычислительная способность материи обусловливает взрывообразный рост объема информации.
Неравновесные системы, твердые вещества и вычислительные способности материи помогают нам объяснить рост и наличие информации в нашей Вселенной. Эти три механизма позволяют материи обмануть непрерывное нарастание энтропии, не везде, а в таких хорошо определенных карманах, как клетка, человек, город или планета. Однако для того чтобы подвести эти идеи к нашей современной действительности, нам нужно перевести их на язык людей, обществ и экономик. Рост объема информации в экономике также является результатом работы этих основных механизмов. Однако в крупномасштабных социальных и экономических системах эти механизмы принимают новые формы.
Наш мир полон структур, которые являются более сложными по сравнению с водоворотами и белками. К этим структурам относятся люди и объекты. Люди представляют собой предельное воплощение вычислительной способности материи. Мы воплощаем способность производить вычисления по мере того, как организуем наш мозг и наше общество для порождения новых форм информации. Мы вкладываем информацию в объекты. Объекты позволяют нам передавать сообщения и координировать наши социальные и профессиональные мероприятия, но что еще важнее, они позволяют нам передавать способы практического применения знаний и ноу-хау.
Экономика ранних гоминид очень сильно отличается от экономики общества XXI века, однако у них есть одна существенная общая черта: в обеих этих экономиках люди накапливают информацию в объектах. Наш мир отличается от мира ранних гоминид только расположением атомов. Именно сегодняшние объекты, то есть сочетания атомов, отличают наш мир от того, в котором эволюционировали наши предки.
Физическое воплощение информации представляет собой кровь нашего общества. Объекты и сообщения объединяют нас, обеспечивая дальнейший рост объема информации. На протяжении десятков тысяч лет мы воплощали информацию в твердых предметах, начиная со стрел и копий и заканчивая кофе-машинами и реактивными лайнерами. Совсем недавно мы научились воплощать информацию в фотонах, передаваемых нашими мобильными телефонами и беспроводными маршрутизаторами. Однако самое удивительное свойство воплощенной в нас информации заключается не в телесности, а в ее психическом происхождении. Мы не просто вносим информацию в свою окружающую среду, мы кристаллизуем воображение.
Наша способность кристаллизовать воображение – это возможность создавать придуманные нами объекты. Самолет, вертолет и роботические ноги Хью Херра представляли собой мысли до того, как были сконструированы. Наша способность кристаллизовать воображение отличает нас от других видов, поскольку она позволяет нам творить в условиях гибкости нашего ума, а затем воплощать наши творения в условиях твердости нашей планеты.
Тем не менее кристаллизация воображения – это непростой процесс. Воплощение информации в материи требует предельного напряжения вычислительной способности, часто превосходящего возможности отдельного человека. Для порождения таких сложных форм информации, как те, которые свойственны современному обществу, нам необходимо развивать сложные формы вычисления, требующие использования состоящих из людей сетей. Таким образом, наше общество и экономика действуют подобно сети распределенных вычислений, которая накапливает знания и ноу-хау, необходимые для производства нужной нам информации.
Ультраортодоксальные интерпретации экономики утверждают, что этот компьютер самостоятельно приходит к оптимальному состоянию благодаря ценовой системе. Однако в действительности экономический компьютер является гораздо более неуклюжим.
Экономики встроены в социальные и профессиональные сети, которые предвосхищают и ограничивают экономическую активность. Важность этих сетей объясняется тем, что они являются единственными имеющимися у нас структурами, позволяющими накапливать большие объемы знаний и ноу-хау. Тем не менее, как показали Грановеттер, Патнэм и Фукуяма, размеры, формы и эволюция этих сетей ограничиваются историческими и институциональными факторами, начиная с уровня доверия в обществе и заканчивая относительной важностью, придаваемой нами семейным отношениям.
Таким образом, социально-экономическая проблема, которую мы пытаемся решить, заключается в воплощении знаний и ноу-хау в сетях, состоящих из людей. Поступая так, мы развиваем вычислительные способности нашего вида и помогаем информации накапливаться.
В итоге рост объема информации в экономике, который определяет экономический рост, является результатом эволюции коллективной вычислительной способности нашего вида и расширения наших возможностей, обусловленных создаваемыми нами кристаллами воображения. Кристаллы воображения, от самолетов до зубной пасты, расширяют способы практического применения знаний, ноу-хау и воображения нашего общества, увеличивая возможности создания новых форм информации. Кроме того, эти объекты позволяют нам формировать сети, воплощающие растущий объем знаний и ноу-хау, а также способствуют расширению совокупного потенциала для обработки информации.
Тем не менее необходимость формирования сетей обусловлена одной важной предпосылкой: ограниченной способностью человека воплощать знания и ноу-хау. Для преодоления наших индивидуальных ограничений нам необходимо сотрудничать. Мы формируем сети, позволяющие воплощать больший объем знаний и ноу-хау, поскольку без них наша способность обрабатывать информацию и создавать кристаллы воображения была бы весьма ограниченной. Эти сети необходимы для производства продуктов, требующих большего объема знаний и ноу-хау по сравнению с тем, который может быть воплощен в отдельном человеке. Для простоты мы назвали этот индивидуальный предел челобайтом.
Теория челобайта предполагает наличие взаимосвязи между сложностью экономической деятельности и размером социальной и профессиональной сети, необходимой для ее осуществления. Действия, которые требуют большего объема знаний и ноу-хау должны выполняться более крупными сетями. Эта связь помогает объяснить структуру и эволюцию промышленных структур нашей планеты. Теория челобайта предполагает, что (1) простые виды экономической деятельности отличаются большей степенью вездесущности, (2) что только диверсифицированные экономики способны осуществлять сложную экономическую деятельность, (3) что страны будут стараться производить диверсификацию по направлению к аналогичным товарам и (4) что в долгосрочной перспективе уровень дохода в регионе приблизится к показателю сложности его экономики, который мы можем оценить, исходя из набора производимых и экспортируемых регионом продуктов, поскольку продукты говорят нам о существующих в данном регионе знаниях и ноу-хау. Все эти предсказания могут быть проверены эмпирически и согласуются с имеющимися данными.
Таким образом, в мире атомов и экономик рост объема информации объясняется вечным танцем информации и вычисления. Этот танец обусловлен потоком энергии, существованием твердых тел и вычислительными способностями материи. Энергетический поток способствует самоорганизации, а также питает способность материи производить вычисления. С другой стороны, твердые тела, от белков до зданий, позволяют сохранять порядок. Твердые тела минимизируют потребность в энергии для производства порядка и предохраняют информацию от уничтожения в связи с нарастающей энтропией. Тем не менее самым важным является возникновение коллективных форм вычисления, которые распространены повсеместно на нашей планете. Наши клетки представляют собой состоящие из белков сети, которые образуют органеллы и сигнальные пути, помогающие им решить, когда делиться, когда дифференцироваться, а когда умереть. Наше общество также является коллективным компьютером, возможности которого расширяются за счет производимых нами продуктов, позволяющих создавать новые формы информации.
* * *
По мере расширения Вселенной и увеличения энтропии наша планета продолжает свой мятежный путь богатого информацией кармана. Будучи рабами нарастающего порядка, мы налаживаем социальные отношения, формируем профессиональные союзы, зачинаем детей и, конечно, смеемся и плачем. Однако часто мы теряем из виду красоту информации. Мы потерялись в срочности настоящего момента, в то время как наш ум подобно водовороту осуществляет вычисления во Вселенной, у которой нет прошлого. Мы беспокоимся о деньгах и налогах вместо того, чтобы взять на себя ответственность за увековечение этого безбожного творения, возникшего из скромных физических принципов и теперь дарованного нам.