Я познаю мир. Компьютеры и интернет - [36]

От «черного ящика» к «черной дыре»

Итак, пытаясь выяснить пределы быстродействия и запоминающей способности вычислительного устройства, мы сначала избавились от лишней массы (1 кг), переведя ее в энергию квантов света, а затем постарались запихнуть все это в объем, равный 1 л. В этих условиях температура огненного шара должна достигать миллиарда градусов (!), а излучать он будет уже гамма–кванты.

То есть «предельный» компьютер получается довольно–таки странным... Есть ли ему аналоги в нашем реальном мире?

Теоретически кипящий «супчик» из гамма–квантов можно запереть внутри так называемого «черного ящика» или абсолютно черного тела. Тогда работа «предельного» компьютера могла бы выглядеть следующим образом. Информация хранилась бы в состояниях и траекториях гамма–фотонов и обрабатывалась за счет их столкновений друг с другом, а также с небольшим количеством образующихся при взаимодействиях электронов и позитронов.

Но как его считывать?

«Достаточно просто открыть «окошко» в стенке нашего идеального «ящика» и выпустить фотоны, – полагает Ллойд. – Вылетев наружу со скоростью света, они тут же попадут в детектор гамма–излучения, где и будет считано их состояние».

Для ввода информации потребуется управляемый генератор гамма–излучения. Конечно, все эти устройства ввода–вывода неизбежно привнесут с собой «лишнюю» массу, от которой мы так хотели избавиться. Но Ллойд считает, что в будущем, возможно, удастся сделать такие приборы очень маленькими. Вспомним хотя бы: поначалу ламповые ЭВМ занимали целые залы, весили десятки тонн и требовали для своего питания энергии Ниагары; нынешние же микрочипы порою трудно далее разглядеть невооруженным глазом.

Однако как бы мы ни совершенствовали процесс ввода–вывода, описанная модель «предельного» компьютера имеет один принципиальный недостаток. Допустим, диаметр нашего компьютера–шара равен 10 см. Поскольку фотоны движутся со скоростью света, то все 10³¹ битов информации, хранящейся в такой ЭВМ, не могут быть «скачаны» из нее быстрее, чем за время, требующееся свету для прохождения расстояния в 10 см – то есть за 3·10^–10 с.

Отсюда следует, что максимальная скорость обмена информацией компьютера с внешним миром равна 10⁴¹ бит в секунду. А предельная скорость обработки информации, как мы уже выяснили раньше, составляет 10⁵¹ бит в секунду, что в 10 млрд раз быстрее.

Таким образом, необходимость связи компьютера с внешним миром, а также отдельных его частей друг с другом будет приводить к существенным потерям в скорости вычислений. «Отчасти решить эту проблему можно, заставив части компьютера работать независимо друг от друга, то есть параллельно», – отмечает Ллойд.

А есть ли способ повысить скорость ввода–вывода информации? «Да, – говорит Ллойд, – надо уменьшать размеры компьютера. Тогда обмен информацией будет происходить быстрее...»

Но что случится, если мы начнем сжимать «сгусток» гамма–квантов, температура которого равна миллиарду градусов? По мере сжатия температура станет еще выше, в результате чего в объеме компьютера начнут рождаться новые, еще более экзотические частицы. И в конце концов, сжатый до предела сгусток энергии, как показывает теория, превратится... в «черную дыру».

Информация из «сплющенных спагетти»?

Обычно «черной дырой» называют область чрезвычайно сильного гравитационного поля, «всасывающую» в себя всю окружающую материю. Полагают, что, оказавшись вблизи «черной дыры», за так называемым горизонтом событий, ни одно тело, даже кванты света, уже не в состоянии вырваться из ее плена. Однако на самом деле это, похоже, не совсем так.

Еще в 1970 году знаменитый английский теоретик Стивен Хокинг из Кембриджского университета (Великобритания) показал, что «черные дыры» должны «парить» – испускать гамма–лучи, кванты света и некоторые другие элементарные частицы.

Но коль «черные дыры» все же излучают, то они имеют энтропию, а значит, способны запасать информацию. Энтропия «черной дыры» была вычислена в 1972 году Яковом Бекенштейном. У него получилось, что «черная дыра» массой 1 кг может хранить примерно 1016 бит.

И добыть эту информацию можно: Сет Ллойд считает, что она остается записанной на горизонте событий в форме сжатых вселенских струн – «наподобие сплющенных спагетти».

Если это действительно так, то «черная дыра» и есть «предельный» компьютер.

Да будет свет!

Ну а при чем тут все–таки Всевышний и сотворение мира? Заглянем в конец рассказа Айзека Азимова.

Прошли еще триллионы лет, и начали гаснуть последние звезды, смерть Вселенной стала неотвратимой. Люди, уже давно покинувшие свои физические тела и превратившиеся в сгустки энергии, теперь слились в единое целое с машиной – вездесущей и всемогущей. Но все же еще не абсолютно всемогущей, ибо перед тем как последняя часть человечества слилась с машиной, ей вновь был задан тот же старый вопрос, и машина не смогла дать ответ.

Наконец, наступил последний акт нашей истории. Материя и энергия кончились, вместе с ними перестало существовать пространство и время. Осталась только Машина. Она работала, стараясь найти ответ на главный вопрос. Тот самый, который 10 трлн лет тому назад два техника задали далекому предку нынешней Машины.