Чтобы понять, насколько эффективен сфалерайзер, надо выяснить несколько практических деталей. Например, насколько он должен быть велик, чтобы предотвратить утечку значительной части нейтрино и фотонов на стадии сжатия? Мы этого пока сказать не можем, но в любом случае ясно: перспективы по части выработки энергии у будущей жизни значительно лучше, чем те, что позволяют нынешние технологии. Нам пока даже не удается построить термоядерный реактор — нашей технологии для этого предстоит еще улучшиться на порядок или даже на два.
Создание улучшенных компьютеров
Если, как мы убедились, обед в смысле его физической эффективности в 10 миллиардов раз хуже, чем тот предел, который устанавливают для него законы природы, то что мы можем сказать о наших современных компьютерах: насколько они эффективны? Их эффективность, как мы скоро увидим, еще хуже, чем у нашего обеда.
Мне часто приходится представлять моего друга и коллегу Сета Ллойда, единственного человека в MIT, который, как подозревают, такой же одержимый, как и я. Завершив пионерскую работу по квантовым вычислениям, он принялся писать книгу, в которой доказывал, что вся Вселенная — это квантовый компьютер. Мы нередко заходим вместе выпить пива после работы, и мне пока не удалось набрести на такую тему, на которую он не смог бы сказать чего-нибудь интересного и неожиданного. Например, как я уже упоминал в главе 2, у него нашлось много чего сказать по поводу окончательных пределов вычислимости. В одной, ставшей знаменитой, статье 2000 года он показал, что скорость вычислений ограничивается энергией: выполнение элементарной логической операции за время Т требует средних затрат энергии, равных E = 4h/T, где h — это фундаментальная физическая постоянная, носящая имя Макса Планка. Это означает, что килограммовый компьютер в лучшем случае может выполнять 5×1050 операций в секунду — на целых 36 порядков больше, чем способен выполнить тот компьютер, на котором я сейчас пишу эти строки. Мы доберемся до таких значений за пару веков, если производительность компьютеров будет продолжать удваиваться каждые два года, как мы показали в главе 2. Кроме того, у него получалось, что компьютер в 1 кг весом может хранить максимум 1031 бит, что также в миллиард миллиардов раз лучше моего компьютера.
Сет первым согласится, что достичь этого предела будет нелегкой задачей даже для сверхразумной формы жизни: память этого «окончательного» килограммового компьютера будет напоминать взрыв водородной бомбы или небольшой кусочек Большого взрыва. Однако Сет оптимистично полагает, что практические пределы не очень далеки от этих «окончательных». В самом деле, существующие прототипы квантовых компьютеров достигли в своей миниатюризации уровня хранения в один бит на атом, что, при пропорциональном скейлинге, соответствует 1025 бит на килограмм, — а это в триллион раз больше, чем у моего компьютера. Более того, если для коммуникации между атомами использовать электромагнитное излучение, то быстродействие возрастет до 5×1040 операций в секунду, что превышает быстродействие CPU моего компьютера на 31 порядок.
Подводя итог, скажем: вычислительные горизонты будущей жизни просто головокружительны: при сравнении порядков окончательный однокилограммовый компьютер настолько же лучше современного суперкомпьютера, насколько последний лучше мигающего «поворотника» на автомобиле, способного хранить только один бит информации и переключаться между двумя своими состояниями примерно за секунду.
Другие ресурсы
С позиций физики все, что только может стремиться создать будущая жизнь — от обитаемых зон и машин до новых форм жизни, — всего лишь по-особому расположенные элементарные частицы. Как голубой кит представляет собой переупорядоченные клетки криля, а криль — переупорядоченные клетки планктона, так и вся наша Солнечная система — это водород, переупорядоченный за 13,8 миллиардов лет космической эволюции: гравитация помещает водород в звезды, где из него компонуются более тяжелые атомы, после чего гравитация переупорядочивает эти атомы в нашу планету, а там химические и биологические процессы переупорядочивают их в живое вещество.
Будущая жизнь, достигшая своего технологического предела, сможет производить такие переупорядочения частиц гораздо быстрее и эффективнее; сначала с помощью своих вычислительных мощностей она будет находить наиболее эффективные методы, а потом будет следовать найденным методам, полагаясь на доступные источники энергии, для достижения нужного упорядочения частиц. Мы видели, как вещество можно превратить в компьютер и как его можно превратить в энергию, — так что это единственный требующийся фундаментальный ресурс
[45]. Как только будущая жизнь доберется до физических пределов и упрется в них, у нее останется единственный ресурс для роста: больше материи. И единственный путь для этого — расширяться во Вселенной. В глубь пространства!
Как добывать ресурсы с помощью космической экспансии
Насколько же велико наше возможное космическое обеспечение? Уточним: каков верхний предел, за которым физические законы окончательно закрывают для нас возможность использования космической материи? Наше космическое обеспечение, разумеется, умопомрачительно велико, — но насколько велико в точности? В табл. 6.2 приведены некоторые ключевые данные. Наша планета мертва на 99,999999 % — в том смысле, что такова доля ее вещества, не входящего в состав биосферы и не делающего ничего полезного для жизни, кроме поддержания гравитационного и магнитного полей. Это соотношение открывает нам возможность однажды воспользоваться для поддержания жизни в сто миллионов раз бóльшим количеством вещества. Если нам каким-то образом удастся оптимизировать использование вещества у себя в Солнечной системе (включая само Солнце), то мы улучшим это соотношение еще в миллион раз. Расселившись по Галактике, мы увеличим свои ресурсы еще в триллион раз.
Насколько далеко мы можем зайти?
Возможно, вы думаете, что мы можем наращивать свои ресурсы неограниченно, употребляя для этого одну галактику за другой, если только будем достаточно терпеливы. Но современная космология не предлагает нам такой возможности! Да, сама по себе Вселенная, может быть, и бесконечна, и содержит бесконечно много галактик, звезд и планет — в самом деле, именно это и предполагает простейшая версия теории инфляции, наиболее популярной современной научной парадигмы, в которой наш Большой взрыв 13,8 миллиардов лет назад находит свое логичное объяснение. Однако даже если количество галактик и неограниченно, мы, по-видимому, можем добраться только до конечного их числа: мы можем видеть только около 200 миллиардов галактик, а расселиться — ну никак не больше чем в десяти миллиардах.
