Или Открытие, которое меняет само представление о производстве

Можно ли создать материальный предмет не из заранее подготовленного вещества, а непосредственно из окружающей среды, задав ему необходимую информационную структуру?

Ещё недавно сам вопрос показался бы бессмысленным. Вещи делают из вещей. Камень превращают в статую, металлическую заготовку — в деталь, древесину — в мебель. Даже 3D-принтер, который кажется воплощением совершенно нового способа производства, ничего не создаёт из пустоты: он лишь располагает заранее приготовленное вещество в соответствии с цифровой моделью.

Человечество фактически освоило два способа формирования предметов. В первом мы удаляем лишнее, пока исходный материал не приобретёт нужную форму. Во втором, наоборот, постепенно наращиваем изделие. Технологии различны, но исходное условие у них одно: вещество должно существовать раньше вещи.

А что, если это условие не обязательно?

Что, если сначала можно создать полное информационное описание предмета, а затем на его основе сформировать само вещество?

Чтобы понять, почему такой вопрос уже нельзя считать простой фантазией, придётся начать с явления, знакомого каждому, — с фотографии.

Классическая фотография основана на отношении двух взаимно соответствующих структур: негатива и позитива. Негатив не похож на готовую фотографию, но содержит информацию, позволяющую получить её. Светлому в одной структуре соответствует тёмное в другой, и наоборот. Одна форма является инверсией второй.

То же отношение легко увидеть в механической записи звука. Канавка виниловой пластинки содержит определённый рельеф. Если наложить на неё пластичный материал, он примет обратную форму: углублению будет соответствовать выступ, выступу — углубление. Получатся две комплементарные структуры, каждая из которых несёт информацию о другой.

Можно пойти ещё дальше. Если представить музыкальное колебание графически, сигнал разделит пространство определённой волновой формой. Эту форму тоже можно инвертировать. При этом мы не уничтожаем исходную информацию, а получаем другую структуру, строго связанную с первой.

На этом простом примере становится понятна важная закономерность: определённому состоянию может соответствовать комплементарное ему состояние. Они различны, но образуют единую систему.

В книге Б.В. Болотова и его соавторов «Основы строения вещества с позиции авторов» положительность и негативность рассматриваются именно как универсальное отношение взаимодополняющих процессов. Позитивное и негативное состояния существуют не сами по себе, а во взаимной связи. В книге эта идея разворачивается в отдельный принцип, причём фотографический негатив и позитив используются для пояснения самой логики такого отношения.

Но фотография здесь только первый образ, позволяющий увидеть принцип. Настоящий вопрос значительно глубже: существует ли подобная комплементарность в устройстве самого вещества?

В модели мира, изложенной Болотовыми, частица и волна не являются независимыми сущностями. Вещество связано с трёхмерными волновыми процессами в эфирной среде, а устойчивые материальные структуры возникают как определённая организация этих процессов. Поэтому для понимания вещества недостаточно знать только его химический состав. Не меньшее значение имеют пространственное расположение, ориентация, взаимосвязи и состояние составляющих системы. Принцип единства частицы и волны становится одним из исходных положений этой модели.

Это позволяет иначе посмотреть на привычный вопрос: что вообще делает вещество именно этим веществом?

Алмаз и графит состоят из углерода. Однако свойства их настолько различны, что без знания химии трудно поверить в их элементное родство. Различие создаёт организация атомов. Состав важен, но сам по себе он ещё не определяет все свойства целого.

Следовательно, материальный объект определяется не только ответом на вопрос «из чего он состоит?», но и ответом на другой, не менее фундаментальный вопрос: «как именно это организовано?»

А организация уже означает информацию.

Мы привыкли считать информацию чем-то вторичным. Сначала существует предмет, потом человек его исследует и описывает: измеряет массу, размеры, химический состав, внутреннее устройство. Информация как будто лишь рассказывает о готовой вещи.

В системе Болотовых отношение обратимо. Информация входит в само устройство материальной системы. В книге отдельно рассматривается принцип сохранения информации: вещество способно сохранять сведения о собственном состоянии, а усложнение системы означает одновременно усложнение той информации, которая определяет её организацию.

Отсюда возникает вопрос, который и выводит нас за пределы привычной физики производства.

Если информационную структуру вещества можно читать, можно ли научиться задавать её заранее?

И если можно, способна ли правильно организованная информация стать причиной возникновения соответствующей материальной структуры?

Прежде чем отвечать, стоит посмотреть на ещё одно явление, которое в обычных рассуждениях о материи чаще всего оказывается в стороне, — на биополе.

Сам факт обмена организма энергией с окружающей средой никаких сомнений не вызывает. Человек излучает тепло, создаёт звук, работа сердца, мышц и нервной системы сопровождается электрическими процессами. Всё это регистрируется приборами.

Но под биополем Б.В. Болотов понимал не переименование уже известных тепловых или электромагнитных процессов.

Речь шла о деформации окружающей эфирной среды, возникающей вследствие определённой пространственной организации вещества. Если материальная структура представляет собой организованный волновой процесс в среде, изменение этой структуры естественным образом связано и с изменением состояния самой среды.

Причём такое воздействие не является исключительной особенностью живого организма.

В исследованиях Болотова рассматривалась возможность технически создавать соответствующие изменения. В книге приводятся разработки и заявки на устройства, связанные с взаимодействием магнитных систем с эфирной средой, воздействием на микроорганизмы и передачей информации неэлектромагнитным агентом. В частности, описывается работа, связанная с заявкой №754747/26 на «Способ ускорения частиц и передачи информации не электромагнитным агентом».

Именно здесь понятие биополя перестаёт быть исключительно разговором о свойствах человека или животных.

Если сходное изменение среды можно получать технически, перед нами уже физический принцип, потенциально пригодный для управления.

Это очень важный переход. Одно дело наблюдать явление. Совсем другое — научиться его воспроизводить, задавать параметры и использовать для целенаправленного изменения системы.

Но информационная линия в модели Болотовых идёт ещё дальше.

В книге существует отдельный принцип мысли. Мысль рассматривается не просто как субъективное переживание человека, а как информационный процесс, связанный с устойчивыми состояниями и взаимодействиями системы. В соответствующем разделе мысль выводится из более общего принципа организации информационных процессов.

Тогда становится особенно интересным эксперимент Рене Пеоша.

В его опытах использовался механический робот, направление движения которого определялось генератором случайных чисел. Сам робот не двигался к заранее установленной цели: его траектория должна была оставаться непредсказуемой.

Рядом с ним содержали только что вылупившихся цыплят. У птиц в первые часы жизни действует механизм импринтинга: движущийся объект может закрепиться как образ матери. Цыплята начинали воспринимать робота именно так и следовали за ним.

Затем условия менялись. Цыплят помещали в прозрачный бокс. Они продолжали видеть робота и сохраняли направленность на него, но уже не могли физически следовать за ним.

Именно после этого обнаруживалось главное: траектория робота переставала распределяться по экспериментальной площадке так же, как прежде. Он проводил больше времени возле бокса с цыплятами.

Контрольные опыты имели здесь принципиальное значение. Если цыплята не проходили импринтинг на данного робота, аналогичного изменения движения не наблюдалось.

В другой серии аппарат программировался на уход с экспериментальной площадки, однако влияние сформировавшейся у цыплят направленности сохранялось: робот оставался в зоне и чаще находился рядом с ними.

Смысл этих опытов легко исказить эффектной фразой вроде «цыплята управляли роботом». Но гораздо важнее увидеть происходящее точнее.

В живой системе возникло устойчивое целеполагание в отношении конкретного объекта. Физического управления роботом со стороны птиц не было. Они не касались его, не изменяли программу, не передавали привычную команду. Однако течение материального случайного процесса менялось в соответствии с их направленностью.

Так проявляется связь между информационным состоянием живой системы и физическим процессом.

В системе принципов Болотовых подобное явление не остаётся изолированным фактом. Оно связывается с более общими закономерностями — прежде всего с дальнодействием и суперпозицией.

Принцип дальнодействия позволяет увидеть различие между энергией процесса и энергией, необходимой для управления им. Малое воздействие вовсе не обязано быть сопоставимо с масштабом результата. Важна не только его абсолютная величина, но и то, куда, когда и каким образом оно приложено. В изложенной в книге модели слабое управляющее воздействие способно менять развитие значительно более крупного процесса.

Принцип суперпозиции добавляет к этому ещё одно обстоятельство. Множество процессов, складываясь, формируют результирующее состояние. Если их характеристики согласованы, результат может значительно превосходить вклад отдельного элемента. Поэтому для сложной системы принципиален не только вопрос о силе каждой составляющей, но и вопрос об их взаимном отношении.

Эту закономерность неожиданно хорошо помогает увидеть недавний эксперимент с муравьями.

Исследователи Табея Драйер, Эхуд Фонио и Офер Фейнерман предложили муравьям Paratrechina longicornis задачу, напоминающую известную в математике «задачу пианиста»: как провести жёсткий крупный объект через узкие проходы, не застряв и правильно разворачивая его в ограниченном пространстве.

Муравьям давали груз, который необходимо было коллективно перенести к гнезду через лабиринты разной сложности. На простых конфигурациях малые и большие группы действовали сравнительно успешно. Но по мере усложнения задачи преимущество многочисленной группы становилось всё более заметным.

Особенно наглядно это проявлялось там, где груз требовалось провести через несколько последовательных узких проходов и точно развернуть между ними.

Малые группы чаще сбивались, возвращались назад или застревали. Большие двигались значительно устойчивее.

На первый взгляд объяснение очевидно: больше муравьёв — больше сила. Но исследование показало, что одной силы недостаточно.

В большой группе возникает своеобразная кратковременная память движения. Совместные усилия множества участников поддерживают уже найденное полезное направление. Ошибка одного муравья не разворачивает всю систему. Его усилие компенсируется остальными, и груз продолжает двигаться по общей траектории.

Однако абсолютная согласованность тоже оказалась бы недостатком. Если система слишком долго сохраняет неудачное направление, она может застрять. Поэтому в коллективе постоянно присутствует изменчивость. Роль ведущего переходит от одного участника к другому, меняются точки приложения сил, возникают случайные отклонения. Они позволяют группе испытывать новые варианты и выходить из тупиков.

Получается интересное сочетание устойчивости и изменчивости.

Слишком мало согласования — движение становится хаотичным.

Слишком много — система может закрепиться в ошибочном состоянии.

Эффективность возникает между этими крайностями.

Исследователи попробовали воспроизвести поведение муравьёв компьютерно. Простая физическая модель, в которой груз тянула направленная к цели сила с небольшим случайным шумом, справлялась с лёгкими конфигурациями, но на сложных часто застревала.

Результат улучшался, когда в модель начали вводить свойства реальной муравьиной системы: приложение сил к краям груза, создающее необходимый вращательный момент; постоянно меняющееся лидерство; ориентацию не только на конечную цель, но и на ближайший проход.

Однако даже после этого живой коллектив сохранял важное преимущество: он приспосабливался к новой задаче без специальной перенастройки модели.

Для нашего разговора этот эксперимент важен не как доказательство неэлектромагнитного дальнодействия. Муравьи непосредственно воздействуют на груз. Его значение в другом.

Он наглядно показывает, насколько ошибочно оценивать сложную систему простой суммой отдельных слабых усилий.

Один муравей не способен решить задачу. У него нет карты лабиринта, он не рассчитывает геометрию поворота и не управляет остальными. Но множество локальных воздействий, объединённых общей направленностью и постоянно корректирующих друг друга, создают на уровне целого способность, которой нет ни у одного отдельного участника.

Мы видим рождение нового качества системы.

Сила здесь заключается не просто в сумме сил.

Решающим становится их согласование.

И именно этот пример помогает точнее понять значение суперпозиции для рассматриваемой модели вещества. Результирующий процесс нельзя всегда вывести из свойств одной составляющей, рассмотренной отдельно. Значение имеют отношения между множеством процессов: их частота, фаза, пространственная ориентация и степень согласованности.

В одном случае колебания усиливают друг друга. В другом частично компенсируются. В третьем возникает сложная результирующая структура, которая уже обладает собственными свойствами.

У муравьёв мы наблюдаем это на уровне непосредственных механических воздействий.

В опытах Пеоша появляется следующий уровень. Непосредственный механический контакт между живой системой и объектом исчезает, но сохраняется целевая направленность, а материальный процесс изменяется.

Эти два опыта нельзя смешивать, но вместе они помогают увидеть последовательность.

Сначала мы понимаем, что множество малых воздействий при правильной организации способны создавать результат, несоизмеримый с возможностью каждого отдельного элемента.

Затем обнаруживаем, что направленность живой системы может быть связана с изменением внешнего материального процесса даже тогда, когда обычный механический канал управления отсутствует.

Следующий вопрос уже неизбежен: можно ли воспроизводить такую организацию технически?

Именно поэтому для Болотова столь существенны одновременно волновая природа вещества, информационная составляющая, дальнодействие, суперпозиция и техническое возбуждение неэлектромагнитного агента.

Если вещество существует как пространственно организованная система колебательных процессов, его состояние определяется далеко не только общей энергией.

Имеет значение то, как эта энергия организована.

Такой принцип хорошо знаком нам даже по обычной технике.

Водитель автомобиля не разворачивает многотонную машину собственной физической силой. Незначительное усилие на руле меняет работу системы, располагающей несравнимо большей энергией.

Слабый электрический сигнал способен управлять мощным промышленным оборудованием.

Изменение нескольких строк программы может изменить последовательность работы огромного комплекса машин.

Управляющая информация и энергия управляемого процесса выполняют разные функции.

Именно здесь становится понятен смысл дальнодействия в рассматриваемой системе. Чтобы изменить большой процесс, вовсе не обязательно приложить к нему столь же большую внешнюю энергию. Иногда достаточно изменить параметр, который определяет организацию уже существующей энергии.

Если перенести эту мысль на вещество, задача приобретает совершенно иной вид.

Для формирования предмета не обязательно мыслить исключительно в категориях огромной силы, которая должна каким-то образом «сделать материю».

Нужно научиться управлять структурой процесса, из которого возникает материя.

И тогда первоначальный вопрос можно поставить точнее.

Можно ли сформировать материальный объект, предварительно задав его информационную структуру?

Выражение «создать из ничего» здесь оказывается неточным. Речь не идёт о возникновении вещества из абсолютного небытия.

Исходной средой в модели Болотовых является эфир. В нём существуют пространственные волновые процессы, из которых формируются материальные структуры. Поэтому предполагаемое создание вещества представляет собой не нарушение закона сохранения, а преобразование состояния среды.

В книге принцип сохранения материи и энергии рассматривается как одно из фундаментальных положений системы. Материя и энергия не возникают произвольно и не исчезают бесследно; возможны их преобразования из одного состояния в другое.

Очень наглядную аналогию снова даёт свет.

Белый свет кажется единым. Но после прохождения через призму его составляющие расходятся, и возникает спектр. Призма не создаёт цвета из ничего. Они уже присутствовали в исходном излучении, но находились в другом отношении друг к другу.

Изменились условия — проявилась скрытая прежде структура.

Сходным образом в модели Болотовых позитивные и негативные составляющие эфирного состояния могут находиться в взаимно скомпенсированном отношении. Изменение их организации позволяет вывести систему в другое состояние, в котором появляется наблюдаемая вещественная структура.

И здесь фотография, с которой мы начали, перестаёт быть случайной аналогией.

Чтобы получить определённый позитив, необходим соответствующий ему негатив.

Чтобы получить заданную материальную структуру, необходимо создать столь же точную комплементарную информационную структуру.

Представим, например, что мы хотим получить смартфон.

Для современного 3D-принтера достаточно геометрического файла, определяющего, куда наносить заранее приготовленный материал. Но этого бесконечно мало для формирования реального телефона непосредственно из среды.

Телефон существует не потому, что имеет прямоугольную форму.

В нём определённым образом расположены металлы, полупроводники, диэлектрики, стекло, кристаллы, микроскопические проводящие дорожки, транзисторы и огромное число других структур.

На более глубоком уровне всё это представляет собой определённую пространственную организацию вещества.

Следовательно, информационный файл для принципиально новой технологии должен описывать не внешний вид предмета, а его реальную материальную организацию.

Недостаточно записать слово «медь». Нужно задать структуру, которая и делает вещество медью.

Недостаточно указать «кремний». Необходимо описать реальное состояние соответствующего вещества.

Недостаточно построить изображение микросхемы. Нужно воспроизвести устройство всех её частей настолько точно, чтобы возникли их реальные физические свойства.

Такую модель можно назвать полным информационным паспортом предмета.

Однако позитивной модели недостаточно.

Если вещество образует комплементарную систему, необходимо получить её информационный негатив — такую структуру, которая находится с будущим материальным объектом в том же фундаментальном отношении, в каком фотографический негатив находится со своим позитивом.

Сначала создаётся максимально точная модель будущего предмета.

Затем она инвертируется в комплементарную информационную структуру.

После этого полученный негатив должен быть передан системе, способной изменить состояние эфирной среды.

И именно здесь технический неэлектромагнитный агент приобретает особое значение.

Сегодня такое устройство нельзя сравнивать с готовым промышленным принтером вещества. Это было бы всё равно что сравнить ранние фотографические опыты Ньепса с современной цифровой камерой.

Первая фотография не содержала в себе ни матрицы смартфона, ни автофокуса, ни компьютерной обработки изображения.

Но она содержала главное: принцип, доказавший физическую возможность процесса.

После открытия принципа начинается инженерия.

Увеличивается точность. Совершенствуется оборудование. Появляются способы контроля. Снижается количество ошибок. Создаются новые материалы и методы измерения.

Поэтому дальнейшая задача состоит уже не в философском споре о возможности такого производства. Необходимо научиться кодировать чрезвычайно сложные объёмные структуры, управлять фазовыми отношениями, формировать требуемое пространственное воздействие и контролировать возникающее состояние вещества.

Тогда отличие новой технологии от 3D-печати становится окончательно ясным.

3D-принтер получает информацию о том, куда поместить существующее вещество.

Здесь должна передаваться информация о том, каким веществом должна стать каждая область пространства.

Это уже не следующая модель принтера.

Это другой принцип производства.

Но существует ещё одно обстоятельство, без которого картина остаётся неполной.

У Болотовых описан принцип обратимости. Если физическое преобразование возможно в одном направлении, сама система допускает при соответствующих условиях обратное преобразование. В совокупности с сохранением материи и энергии, двойственностью, суперпозицией и информационной организацией вещества это позволяет рассматривать его формирование не как чудесное возникновение предмета, а как перевод среды из одного физического состояния в другое.

Тогда и выражение «мысли материализуются» приходится понимать значительно точнее.

Оно вовсе не означает, что человеку достаточно представить предмет и тот немедленно возникнет перед ним.

Между мыслью и материальным результатом находится целая цепь преобразований.

Сначала появляется цель.

Цель получает информационное описание.

Описание доводится до уровня реального устройства будущего вещества.

Создаётся его комплементарная структура.

Она преобразуется в физически действующее воздействие.

Меняется организация среды.

И только после этого возникает соответствующий материальный результат.

Мысль действительно стоит в начале такой последовательности, потому что именно она определяет желаемое состояние будущей системы.

Но мысль не отменяет физику.

Она задаёт структуру физического процесса.

И тогда отдельные материалы, которые сначала могли казаться никак не связанными друг с другом, складываются в последовательную систему.

Исследования муравьёв показывают, как множество слабых локальных воздействий, объединённых общей направленностью, порождает новое свойство целого.

Опыты Пеоша показывают, что целеполагание живой системы способно проявляться в изменении материального процесса за пределами непосредственного механического воздействия.

Исследования биополя показывают связь пространственной организации вещества с состоянием окружающей среды.

Неэлектромагнитный агент переводит это отношение из области естественного явления в область технического воздействия.

Принцип дальнодействия объясняет, почему энергия управляющего сигнала не обязана быть сопоставима с энергией управляемого процесса.

Суперпозиция показывает, почему форма и согласованность множества колебаний могут быть важнее отдельного воздействия.

Комплементарность позволяет понять связь между информационным негативом и возникающим позитивным состоянием.

А модель вещества объясняет, почему управление информационной структурой способно в конечном счёте стать управлением самой материей.

Так возникает единая причинно-следственная последовательность:

мысль рождает цель; цель определяет информацию; информация задаёт структуру; структура определяет воздействие на среду; изменение среды формирует вещество.

Но даже эта формула остаётся слишком короткой, если принять её за красивый лозунг.

Настоящее открытие находится в механизме перехода между этими состояниями.

Именно поэтому вопрос «можно ли создавать вещи из ничего?» постепенно теряет первоначальный смысл.

Речь не идёт о ничто.

Речь идёт о среде, которую мы пока не умеем использовать как непосредственный источник управляемой материальной организации.

Настоящий вопрос звучит иначе:

может ли человек настолько точно описать структуру будущего вещества и настолько точно управлять состоянием эфирной среды, чтобы созданный информационный негатив сформировал соответствующий ему материальный позитив?

Если да, последствия трудно переоценить.

Сегодня между человеческим замыслом и готовым предметом лежит огромная производственная цепочка.

Чтобы получить телефон, необходимо добыть руду и углеводородное сырьё, разделить вещества, очистить их, выплавить металлы, создать полупроводниковые материалы, произвести стекло и полимеры, изготовить миллиарды элементов, перевезти компоненты через тысячи километров и соединить их в строго определённой последовательности.

Информация уже управляет этой системой.

Но вещество всё ещё должно пройти длинный физический путь от природного сырья до готового изделия.

В новой технологии это отношение меняется принципиально.

Исходным становится не заранее подготовленный материал, которому затем придают форму, а точное знание о требуемой организации материи.

Чем полнее информационное описание, тем ближе возможность непосредственно сформировать соответствующую ему структуру.

В XIX веке фотография была слабым изображением на примитивном носителе. Никто не мог увидеть в нём камеры смартфонов, спутниковую съёмку или генеративные системы изображения.

Первые радиотехнические эксперименты не были мобильной связью и глобальным интернетом.

Первые вычислительные устройства не напоминали современный искусственный интеллект.

Но во всех этих случаях сначала возникало главное — физический принцип.

После этого технология начинала расти вокруг него.

То же происходит и здесь.

Главное открытие состоит пока не в том, что сегодня можно загрузить цифровой файл автомобиля в устройство и через минуту получить настоящий автомобиль.

Открывается сам принцип перехода:

от информации о веществе — к управлению его формированием.

Когда этот переход становится понятен, задача меняется. Уже не приходится спрашивать, может ли вещь появиться «из ничего».

Нужно выяснять другое: какой должна быть глубина информационного описания, каким способом должен создаваться его комплементарный негатив, как необходимо модулировать неэлектромагнитный агент и каким образом управлять состоянием среды, чтобы она сформировала заданный вещественный объект.

Это уже не вопрос фантазии.

Это инженерная задача следующего технологического уклада.

И возможно, когда эта технология станет такой же привычной, как фотография, радио или цифровая связь, самым странным людям будущего покажется не то, что человечество научилось создавать вещи таким способом.

Им будет трудно понять, почему сама эта возможность когда-то казалась нам невероятной.

Открытие технологии посвящается Б.В. Болотову, человеку, изменившему мое мировоззрение навсегда!