Bezpłatny fragment - Wszechświat z informacji

Mojej Żonie Beacie, która jest moją stałą w świecie pełnym zmiennych. Za wsparcie, które pozwala mi iść dalej, i za miłość, która sprawia, że każda teoria ma sens.

Oraz wszystkim ciekawym świata, którzy potrafią patrzeć dalej niż horyzont i wierzą, że nowe idee są paliwem ludzkiego rozwoju.

Wstęp od autora

Pytania, które nosisz w kieszeni

Są pytania, które człowiek nosi przy sobie od zawsze, trochę jak klucze w kieszeni. Nie dlatego, że są trudne. Dlatego, że są podstawowe. Skąd wziął się Wszechświat? Po co istnieje czas? Dlaczego materia się nie rozsypuje? Czemu w ogóle powstało życie? I to najdziwniejsze ze wszystkich: dlaczego jakaś cząstka tego całego wielkiego widowiska potrafi nagle pomyśleć o sobie „ja”?

Przez lata szukałem odpowiedzi tam, gdzie zwykle się ich szuka: w fizyce, matematyce, biologii, neurobiologii i filozofii. Każda z tych dziedzin dawała mi kawałek układanki i każda zostawiała ten sam niedosyt. Fizyka pięknie opisuje prawa, ale nie mówi, skąd się wzięły. Biologia wyjaśnia, jak działa życie, ale nie, dlaczego miałoby w ogóle zaistnieć. Neurobiologia pokazuje, co robią neurony, a o tym, skąd w tym wszystkim bierze się doświadczenie, mówi niewiele. Filozofia ma sens, ale rzadko ma mechanizm.

W pewnym momencie zauważyłem, że wszystkie te pytania mają wspólny mianownik. Nie jest nim materia. Nie jest nim energia, czas ani przestrzeń. Jest nim informacja.

Z tej myśli wyrosła koncepcja, którą nazwałem Teorią Przeciążenia Informacyjnego Materii. Sam pomysł jest prosty i da się go opowiedzieć jak historię. Na początku jest informacja. Robi jej się za dużo. Z tego przepełnienia wyłania się stabilny wzorzec, czyli nasz Wszechświat. W tym wzorcu pojawiają się atomy, potem życie, a na końcu umysł, który zaczyna przyglądać się samemu sobie.

Powiem uczciwie, czym ta książka jest, a czym nie. Nie jest podręcznikiem fizyki ani sprawdzoną w laboratorium teorią. Jest propozycją, pewnym sposobem patrzenia, który próbuje zszyć jedną nitką rzeczy zwykle trzymane w osobnych szufladach. Nie twierdzę, że jest ostateczna, kompletna ani jedyna możliwa. Twierdzę, że jest spójna, intuicyjna i że otwiera kilka drzwi, które dla mnie były dotąd zamknięte.

Pisałem tak, żeby dało się to czytać bez dyplomu z fizyki i bez ani jednego wzoru.

Jeśli po lekturze spojrzysz na Wszechświat trochę inaczej, jeśli poczujesz, że świadomość to coś więcej niż chemia w czaszce, jeśli zobaczysz siebie jako część większego wzoru, to znaczy, że książka spełniła swoje zadanie. A jeśli tylko pomyślisz „ciekawe, nigdy tak na to nie patrzyłem”, to też będzie całkiem dobrze.

Bo jeśli Wszechświat jest informacją, a świadomość jest sposobem, w jaki informacja patrzy na samą siebie, to każda próba zrozumienia świata jest kawałkiem jego własnej ewolucji. Dziękuję, że chcesz przejść tę drogę razem ze mną.

CZĘŚĆ PIERWSZA
Opowieść o informacji

Od biblioteki możliwości do umysłu,
który ją czyta.

Rozdział 1
Świat, którego nie widzisz

Wyobraź sobie, że budzisz się w pokoju, którego nigdy wcześniej nie widziałeś. Ściany, okno, smuga światła na podłodze, kubek na stole. Czas płynie, rzeczy są solidne, przestrzeń po prostu jest. Wszystko wydaje się tak oczywiste, że nawet nie przychodzi ci do głowy zapytać: czy to naprawdę tak wygląda?

Nauka od dawna podsuwa nam w tej sprawie niewygodną myśl. To, co widzisz, jest raczej raportem niż samą rzeczywistością. Kolor nie wisi w powietrzu. To fale elektromagnetyczne o różnej długości, które twój mózg zamienia na czerwień albo błękit. Dźwięk to drgania powietrza, tłumaczone w głowie na muzykę. Zapach to garść cząsteczek chemicznych, a ciepło to szybszy ruch atomów. Świat, w którym żyjesz na co dzień, jest modelem, który mózg skleja z dostarczonych mu danych. Trochę jak ikonki w telefonie: wygodne, ale nie mają nic wspólnego z tym, co naprawdę dzieje się w środku, w układach scalonych.

No dobrze. Skoro to, co widzimy, jest interfejsem, to co jest pod spodem?

Ta książka proponuje odpowiedź, która na pierwszy rzut oka brzmi dziwnie: pod spodem jest informacja. Nie jestem w tym pierwszy. Fizyk John Wheeler ukuł kiedyś hasło „it from bit”, czyli rzecz bierze się z bitu, z odpowiedzi na proste pytanie „tak czy nie”. Ja idę własną drogą, ale startuję z podobnego przeczucia: informacja jest pierwotna, a wszystko inne, czyli czas, przestrzeń, energia, materia, życie i świadomość, jest jej konsekwencją.

Informacja, ale nie ta z gazety

Zwykle myślimy o informacji jak o tekście, liczbach, plikach albo wiadomościach na komunikatorze. Tutaj chodzi o coś szerszego i bardziej surowego. Informacja w tej opowieści to zbiór wszystkich możliwych stanów, jakie w ogóle mogą istnieć. Każdy z nich to jedna możliwość, jedna wersja tego, jak mogłoby być.

I teraz uwaga: w tej pierwotnej informacji nie ma jeszcze niczego znajomego. Nie ma czasu, więc nic się nie zmienia. Nie ma energii, więc nic nie działa. Nie ma przestrzeni, więc nie jest ona „gdzieś”. Nie ma materii, nie ma nawet tła, na którym cokolwiek mogłoby się wydarzyć. Jest sama struktura możliwości. Informacja po prostu jest.

Brzmi jak filozoficzna mgła? Spokojnie, znasz coś takiego z codzienności. To matematyka. Dwa plus dwa to cztery dzisiaj, było cztery wczoraj, było cztery miliard lat temu i będzie cztery miliard lat po tym, jak ostatni człowiek zgasi światło. Nie trzeba do tego planety, zegara ani nawet kogoś, kto by to policzył. Prawda matematyczna nie czeka na materię, żeby móc być prawdziwa. Pierwotna informacja jest bytem tego samego rodzaju.

Szachy bez szachownicy

Weźmy szachy. Zanim ktoś wystrugał pierwszego pionka, zanim powstała pierwsza szachownica i padł pierwszy mat, zasady gry już „były”. Nie jako drewno, tylko jako sposób, w jaki mają poruszać się figury. Wieża idzie prosto, goniec po skosie, król o jedno pole. A razem z zasadami, jakby w pakiecie, istniała gotowa, niewyobrażalnie wielka pula wszystkich partii, które kiedykolwiek będzie można rozegrać. Nikt ich nie wymyślił. Wyłaniają się z samych reguł.

Pierwotna informacja jest taką grą przed grą. Zbiorem reguł i możliwości, który istnieje niezależnie od tego, czy ktokolwiek zasiądzie do stołu.

Biblioteka bez ścian

Albo inaczej: wyobraź sobie bibliotekę, w której leży każda możliwa książka. Te napisane i te, których nikt nie napisał. Te genialne, te beznadziejne i te, których nie dałoby się nawet przeczytać. Taka biblioteka nie ma półek, papieru ani budynku, bo ich nie potrzebuje. To czysta możliwość książek. Albo komputer, na którym „leży” każda gra, jaką da się wymyślić. Zanim włączysz którąkolwiek, wszystkie istnieją jako zapis.

Pierwotna informacja jest taką biblioteką możliwości, tylko że nie dla książek ani gier, lecz dla całych rzeczywistości.

Zagadka, która rozwiązuje się sama

Ten pomysł ma jeszcze jedną zaletę: pozwala odpuścić jedną z największych zagadek kosmologii. „Jak mogło coś powstać, skoro nie było czasu?” pytają fizycy i filozofowie od pokoleń. W tej opowieści odpowiedź brzmi: nic nie powstało z niczego. Informacja istniała zawsze, bezczasowo, a to, co nazywamy Wszechświatem, jest dopiero jednym z jej konkretnych, ułożonych wariantów. Jedną książką z nieskończonej biblioteki.

Skoro zaś w bibliotece są wszystkie możliwe książki, nasz Wszechświat nie musi być jedyny. Inne mogłyby mieć inne prawa fizyki, inny sposób płynięcia czasu, inną materię. To nie fantastyka, tylko naturalny wniosek z założenia, że informacja zawiera wszystkie możliwości. Wrócimy do tego później.

Na razie mamy fundament: coś, co jest, zanim jest cokolwiek innego. Zostaje pytanie, co sprawia, że ten spokojny, bezczasowy zbiór możliwości nagle zaczyna wyglądać jak świat, w którym budzisz się rano z kubkiem w ręku.

Rozdział 2
Szklanka, która się przelewa

Nawet w tej bezczasowej przestrzeni możliwości da się mówić o czymś, co nazwiemy złożonością. Nic skomplikowanego: im więcej możliwych stanów, tym informacja jest bardziej złożona. Kilka bitów to niewiele. Miliard bitów to sporo. A wszystkie możliwe stany wszystkiego to, no cóż, trochę więcej.

I tu zaczyna się dramat. Wyobraź sobie zwykłą szklankę, do której nalewasz wodę. Dopóki jest miejsce, wszystko gra: woda siedzi spokojnie, szklanka wygląda jak z reklamy. Ale jeśli dolejesz za dużo, szklanka nie utrzyma wody w dotychczasowym stanie. Coś musi się zmienić. Woda się przelewa.

Z informacją, jak mówi ta teoria, dzieje się coś podobnego. Gdy jej złożoność przekroczy pewną wartość krytyczną, struktura nie może dłużej pozostać w swojej pierwotnej postaci. Musi „przelać się” w coś nowego. Właśnie to nazywam przeciążeniem informacyjnym.

Przelew bez czasu

Haczyk polega na tym, że woda przelewa się w czasie. Widzisz strużkę, widzisz ruch, wiesz, że było „przed” i jest „po”. A w pierwotnej informacji czasu nie ma. Nie ma ruchu ani „potem”. Dlatego przeciążenie nie jest procesem, który się odbywa. Jest warunkiem, który zachodzi.

Przykład z matematyki: równanie „x do kwadratu równa się cztery” nie musi niczego robić, żeby mieć dwa rozwiązania, dwa i minus dwa. One po prostu w nim siedzą, bo taka jest jego struktura. Podobnie przeciążenie siedzi w samej naturze nieograniczonego zbioru możliwości.

Albo woda i lód. Gdy woda zamarza, temperatura spada, cząsteczki zwalniają, kryształki rosną. Cała historia dzieje się w czasie. Ale gdy wytniesz z niej wszystko, co czasowe, zostaje sama reguła: po przekroczeniu progu stabilności pojawia się nowa struktura. Fizycy nazywają takie coś przejściem fazowym. W pierwotnej informacji przejście fazowe jest pozbawione zegara. To czysta logika.

Restart systemu

Dobry obraz daje komputer. Masz dysk na terabajt i terabajt danych, wszystko śmiga. Spróbuj upchnąć dwa terabajty, a system musi zmienić sposób działania: wyrzuca błąd, zawiesza się, w końcu się restartuje. Przeciążenie informacyjne to taki restart, tylko kosmiczny. „Restartem” pierwotnej informacji jest powstanie Wszechświata.

Nikt tego nie wybiera

Ważna rzecz: w tej opowieści nikt nie naciska guzika. Nie ma projektanta, planu, celu ani intencji. Nie ma nawet świadomości, która mogłaby czegoś chcieć, bo świadomość pojawi się dopiero dużo później. Przeciążenie jest jak matematyka: nie wybiera, nie decyduje, nie planuje. Dwa plus dwa wynosi cztery nie dlatego, że ktoś tego pragnie, tylko dlatego, że taka jest struktura liczb.

Co więcej, w tej wersji przeciążenie jest nieuniknione. Skoro informacja zawiera wszystkie możliwości, jej złożoność po prostu nie ma jak nie przekroczyć progu. To trochę jak szklanka, którą ktoś napełnia w nieskończoność. Nie ma scenariusza, w którym w końcu się nie przeleje.

Co wyłoni się z przelewu

A to, co się przeleje, nie będzie byle czym. Będzie rzeczywistością z czterema charakterystycznymi cechami: czasem, który porządkuje zmiany, przestrzenią, która porządkuje relacje, energią, która jest miarą różnic, i materią, która jest trwałą formą informacji. Żadna z nich nie istniała wcześniej. Żadna nie jest „tłem”, na którym wszystko się odbywa. Wszystkie są skutkiem tego, że informacja przeciążyła się i musiała się jakoś poukładać.

Jak dokładnie? Zobaczymy to w następnych dwóch rozdziałach.

Rozdział 3
Kryształ z chaosu

Rozsyp na podłodze kilka tysięcy puzzli. Bez ramki, bez obrazka na pudełku, bez instrukcji. Na początku to czysty chaos. Teraz wyobraź sobie, że puzzli jest tak niewyobrażalnie dużo, a ich wzajemne powiązania tak splątane, że ten chaos po prostu nie może się utrzymać. Elementy muszą się ułożyć w strukturę. Muszą znaleźć konfigurację, w której wszystko do siebie pasuje i nic nie wypada.

Taka konfiguracja to właśnie stabilny wzorzec. Jest jedyną strukturą zdolną udźwignąć nadmiar złożoności. A jak pewnie się domyślasz, tym wzorcem jest nasz Wszechświat.

Jak woda staje się lodem

Najlepiej widać to na krysztale. Woda jest chaotyczna: cząsteczki biegają, drgają, zderzają się. Ale gdy temperatura spadnie poniżej pewnego progu, chaos przestaje się utrzymywać. Cząsteczki układają się w regularną siatkę i w szklance zamiast kłębowiska pojawia się lód. W naszej opowieści pierwotna informacja jest jak ta wzburzona woda, przeciążenie jest jak spadek temperatury, a stabilny wzorzec jak kryształ.

Zwróć uwagę, że to nie jest „wielki wybuch” w potocznym sensie. Żadnej eksplozji, żadnego błysku, żadnego zdarzenia, które ktoś mógłby sfilmować. To reorganizacja. Przejście fazowe. Informacja poukładała się w całość, która jako jedyna była w stanie unieść własne bogactwo.

Czas wyrasta od środka

Dochodzimy do najbardziej zaskakującego momentu. Zwykle mówimy: „Czas zaczął się w Wielkim Wybuchu”. Ale od razu można zapytać: co to właściwie znaczy, że czas „zaczął się”? Zaczął się kiedy? Żeby coś mogło się zacząć, trzeba już mieć czas.

Stephen Hawking lubił powtarzać, że pytanie o to, co było przed Wielkim Wybuchem, przypomina pytanie o to, co leży na północ od Bieguna Północnego. Nie dlatego, że odpowiedź jest tajemnicza, tylko dlatego, że samo pytanie zakłada coś, co przestaje tam obowiązywać.

Ta teoria idzie w tym samym kierunku, tylko z innym uzasadnieniem. Czas jest cechą stabilnego wzorca. Nie istniał wcześniej, bo nie mógł istnieć wcześniej. Nie ma „przed”, nie ma „poza”. Wszechświat nie powstał w czasie. To czas powstał we Wszechświecie. W informacji, z której wszystko wyrasta, nie było żadnej „pierwszej chwili”. Była reorganizacja, która dopiero stworzyła możliwość mówienia o chwilach.

Film, którego jeszcze nie ma

Pomaga obraz z filmu. Masz film zapisany na dysku. Zanim go włączysz, nie ma w nim czasu: nie ma ruchu, dźwięku ani scen, jest tylko zapis. Czas filmu zaczyna się dopiero w chwili odtwarzania. Nie wchodzi do filmu z zewnątrz, lecz jest częścią tego, jak zapis się rozwija. Podobnie czas Wszechświata nie wisi gdzieś na zewnątrz, czekając, aż wzorzec w niego wejdzie. Rozwija się razem z nim.

Program rzeczywistości