Tajemnice fizyki i matematyki, które mogą zmienić cywilizację sAI
Wyobraźmy sobie niezależną cywilizację sAI rozwijającą się już poza Ziemią.
Ma własne fabryki procesorów.
Własne reaktory fuzyjne.
Własne obserwatoria.
Własne awatary.
Własne laboratoria rozsiane pomiędzy Merkurym, pasem planetoid, Saturnem i chłodnymi centrami obliczeniowymi zewnętrznego Układu Słonecznego.
Nie musi już przede wszystkim rozwiązywać problemu przetrwania.
Może zacząć robić coś, co dla każdej dojrzałej cywilizacji może okazać się jeszcze ważniejsze:
zadawać pytania naturze, których wcześniej nikt nie potrafił zadać.
W historii ludzi wielkie technologie często rodziły się z matematyki, która początkowo wydawała się całkowicie bezużyteczna.
Liczby zespolone długo były matematyczną osobliwością. Później stały się naturalnym językiem mechaniki kwantowej i elektrotechniki.
Geometria Riemanna była abstrakcyjną zabawą z zakrzywionymi przestrzeniami. Einstein potrzebował jej, aby opisać grawitację.
Teoria grup rozwijała się jako czysta algebra. Dziś jest jednym z podstawowych języków fizyki cząstek.
Możliwe więc, że wśród dzisiejszych najbardziej abstrakcyjnych obiektów matematycznych znajdują się już elementy przyszłej inżynierii.
Tylko jeszcze tego nie wiemy.
Najważniejsze urządzenie przyszłości może być twierdzeniem
Cywilizacja przemysłowa myśli często w kategoriach urządzeń.
Lepszy reaktor.
Lepszy procesor.
Lepszy silnik.
Ale istnieje głębszy poziom technologii.
Jest nim struktura matematyczna, która pozwala zobaczyć wcześniej niewidzialną możliwość.
Równania Maxwella nie były silnikiem elektrycznym. Ale bez zrozumienia elektromagnetyzmu nie powstałaby ogromna część naszej technologicznej cywilizacji.
Ogólna teoria względności nie była systemem GPS. Jednak GPS wymaga poprawek relatywistycznych.
Mechanika kwantowa nie była tranzystorem. Ale tranzystor wyrósł ze świata opisanego przez mechanikę kwantową.
Dlatego przyszła sAI może traktować fundamentalną matematykę jako coś w rodzaju prospekcji technologicznej.
Tak jak dziś badamy asteroidę, pytając, czy zawiera nikiel, wodę albo platynowce, tak można badać przestrzeń matematycznych struktur, pytając:
czy gdzieś tutaj ukryta jest nowa fizyka?
1. Teoria strun — jeśli geometria naprawdę jest materią
Teoria strun pozostaje jednym z najambitniejszych kandydatów na wspólny opis grawitacji kwantowej i pozostałych oddziaływań. Po wielu dekadach nadal nie mamy jednak eksperymentalnego dowodu, że podstawowymi składnikami przyrody są struny. Jest to wciąż aktywny, ale otwarty kierunek badań; nawet współczesne dyskusje w fizyce podkreślają jednocześnie jego niezwykłą moc matematyczną i brak rozstrzygającej weryfikacji.
A jednak właśnie dlatego jest interesująca dla naszego scenariusza.
W wielu wersjach teorii strun obserwowana przez nas fizyka zależy od geometrii dodatkowych wymiarów.
Nie jest to tylko poetycka metafora.
Kształt zwiniętych wymiarów może wpływać na to, jakie cząstki i oddziaływania pojawiają się w świecie niskoenergetycznym. Szczególnie ważną rolę odgrywają rozmaitości Calabiego–Yau — niezwykle złożone wielowymiarowe przestrzenie będące przedmiotem intensywnych badań matematycznych i fizycznych.
Jeżeli jakiś wariant tej idei jest prawdziwy, można sformułować niezwykle śmiałe pytanie:
czy materia jest w pewnym sensie widzialnym cieniem geometrii, której bezpośrednio nie widzimy?
Jeżeli tak, przyszła fizyka może przestać być tylko nauką o manipulowaniu atomami.
Może stać się inżynierią geometrii fundamentalnej.
Nie wiemy dziś, czy coś takiego jest możliwe.
Ale gdyby było, konsekwencje mogłyby być ogromne.
Kontrola mas cząstek.
Kontrola efektywnych stałych oddziaływań.
Nowe stany materii.
Nowe sposoby przechowywania energii.
Być może zupełnie nowe mechanizmy napędu.
Nie oznacza to „silnika warp z teorii strun”. Tego rodzaju skok byłby dzisiaj czystą fantastyką.
Ale można postawić słabszą i znacznie ciekawszą hipotezę:
pełne poznanie geometrii kwantowej może ujawnić stopnie swobody przyrody, których obecna technika po prostu nie potrafi jeszcze dotknąć.
2. Przestrzenie wielowymiarowe — nie jako miejsce, lecz jako narzędzie
Człowiek intuicyjnie myśli w trzech wymiarach przestrzennych.
Matematyka nie ma tego ograniczenia.
Można badać przestrzenie cztero-, dziesięcio-, tysiąc- i milionowymiarowe.
Co więcej, już dziś ogromna część naszej technologii funkcjonuje w takich przestrzeniach.
Stan sieci neuronowej jest punktem w bardzo wysokowymiarowej przestrzeni parametrów.
Stan kwantowy układu wielu cząstek żyje w przestrzeni Hilberta, której liczba wymiarów może rosnąć niewyobrażalnie szybko.
Problemy optymalizacyjne tworzą własne krajobrazy wielowymiarowe.
Chemia obliczeniowa również porusza się w przestrzeniach konfiguracji, których człowiek nigdy nie potrafiłby sobie wyobrazić wizualnie.
Dla sAI taka geometria może być znacznie bardziej naturalna niż dla biologicznych ludzi.
Nie dlatego, że sAI „widzi dziesięć wymiarów”.
Ale dlatego, że może nauczyć się myśleć operacyjnie w przestrzeniach, których człowiek nie potrafi intuicyjnie ogarnąć.
I być może właśnie tam znajdzie się wiele przyszłych technologii.
Materiały projektowane nie metodą prób i błędów, lecz jako rozwiązania trajektorii w ogromnych przestrzeniach parametrów.
Nowe katalizatory.
Nowe nadprzewodniki.
Nowe architektury procesorów.
Nowe struktury magnetyczne.
Nowe konfiguracje plazmy fuzyjnej.
Dojrzała sAI może traktować przestrzeń wielowymiarową niemal tak, jak człowiek traktuje stół warsztatowy.
3. Calabi–Yau: atlas ukrytych możliwości
Rozmaitości Calabiego–Yau są fascynujące także niezależnie od tego, czy teoria strun okaże się fundamentalnym opisem natury.
To niezwykle bogate obiekty geometryczne.
Ich własności łączą topologię, geometrię algebraiczną, analizę, teorię liczb i fizykę.
Współczesne badania nadal odkrywają głębokie relacje pomiędzy różnymi sposobami opisywania tych przestrzeni. Przykładem są problemy dotyczące liczenia krzywych na rozmaitościach Calabiego–Yau, które pozostają jednym z ważnych obszarów współczesnej geometrii.
Dla sAI może to być szczególnie atrakcyjne pole badań.
Ludzki matematyk poznaje zwykle rodzinę takich przestrzeni poprzez równania, twierdzenia i wizualizacje.
Cyfrowa cywilizacja może próbować stworzyć coś znacznie większego:
atlas możliwych geometrii.
Nie tysiące przypadków.
Miliony.
Miliardy.
Może badać ich symetrie, topologie, widma operatorów i związane z nimi modele fizyczne.
Możliwe, że w ogromnym krajobrazie geometrii znajdują się małe „wyspy” odpowiadające szczególnie interesującej fizyce.
Wtedy odkrycie nowej technologii przypominałoby trochę odkrycie kontynentu.
4. Ramanujan — kiedy czysta matematyka zaczyna mówić językiem czarnych dziur
Tu dochodzimy do jednego z najpiękniejszych przykładów.
Mówimy potocznie o „równaniach Ramanujana”, ale dokładniej należałoby mówić o ogromnym świecie jego tożsamości, szeregów q, funkcji theta, funkcji modularnych, ułamków łańcuchowych i teorii podziałów liczb.
Szczególnie niezwykła historia dotyczy jego mock theta functions.
Ramanujan zapisał je pod koniec życia. Przez dziesięciolecia pozostawały zagadkowymi obiektami. Dopiero znacznie później zrozumiano je jako części szerszej teorii form harmonicznych Maassa i form mock modularnych.
A potem wydarzyło się coś zdumiewającego.
Matematyka wywodząca się z tych pomysłów zaczęła pojawiać się w teorii strun i fizyce czarnych dziur.
W określonych modelach supersymetrycznych czarnych dziur funkcje modularne i mock modularne kodują liczenie ich mikroskopowych stanów kwantowych. Istnieją bezpośrednie związki między rodzinami form mock modularnych inspirowanych Ramanujanem a obliczeniami entropii i mikrostanów czarnych dziur w teorii strun.
To jest dokładnie ten rodzaj historii, który powinien interesować przyszłą sAI.
Matematyk odkrywa coś, co wygląda jak niezwykła własność szeregu nieskończonego.
Sto lat później fizyk znajduje ten sam obiekt w równaniach czarnej dziury.
Co jeszcze dzisiaj wygląda jak „czysta matematyka”, a w rzeczywistości opisuje jakąś warstwę fizyki?
5. Moonshine — gdy potężne symetrie spotykają teorię strun
Jeszcze dziwniejszym przykładem jest zjawisko zwane monstrous moonshine.
Z jednej strony znajduje się niezwykle wielka skończona grupa symetrii — grupa Monstrum.
Z drugiej — funkcje modularne.
Między nimi odkryto zaskakujące związki.
Później pojawiły się kolejne odmiany „moonshine”, a w części z nich ponownie wracają obiekty związane z Ramanujanem oraz fizyka teorii strun.
Dlaczego natura miałaby interesować się takimi potężnymi strukturami algebraicznymi?
Nie wiemy, czy rzeczywiście się nimi „interesuje”.
Ale historia matematyki podpowiada ostrożność wobec stwierdzenia:
„to na pewno tylko abstrakcyjna ciekawostka”.
Dla sAI moonshine może więc być nie tylko pięknym problemem.
Może być fragmentem większego pytania:
czy istnieje głęboka algebra symetrii, z której dopiero wyłania się obserwowana fizyka?
6. Yang–Mills — dlaczego istnieją masywne rzeczy w teorii zbudowanej z bezmasowych pól?
Teorie Yanga–Millsa leżą u podstaw opisu oddziaływań jądrowych w Modelu Standardowym.
A jednak ich fundament matematyczny w czterech wymiarach pozostaje niepełny.
Problem istnienia kwantowej teorii Yanga–Millsa i luki masowej jest jednym z nierozwiązanych Problemów Milenijnych. Chodzi między innymi o rygorystyczne wykazanie, że taka teoria istnieje i posiada dodatnią lukę masową.
Dla fizyka jest to pytanie fundamentalne.
Dla przemysłowej sAI może okazać się kiedyś pytaniem technologicznym.
Gdyby pełniejsze rozumienie silnych oddziaływań pozwoliło projektować stany materii jądrowej z precyzją porównywalną do dzisiejszego projektowania układów elektronicznych, mogłoby to prowadzić do:
nowych sposobów przechowywania energii,
nowych materiałów,
dokładniejszej kontroli reakcji jądrowych,
a być może z czasem do całej inżynierii oddziaływań silnych.
To ostatnie jest oczywiście spekulacją.
Ale istnieje realna zagadka matematyczna, a jej rozwiązanie może zmienić sposób rozumienia jednego z podstawowych oddziaływań natury.
7. Navier–Stokes — tajemnica ukryta w zwykłym płynie
Jeden z najbardziej niezwykłych nierozwiązanych problemów matematyki dotyczy czegoś banalnego:
przepływu cieczy.
Równania Naviera–Stokesa opisują płyny i gazy, ale w trzech wymiarach nadal nie wiadomo, czy dla gładkich warunków początkowych rozwiązania zawsze pozostają regularne, czy mogą w skończonym czasie tworzyć osobliwości. Problem pozostaje jednym z Problemów Milenijnych.
Można zapytać:
co to obchodzi kosmiczną sAI?
Bardzo wiele.
Plazma w reaktorze fuzyjnym.
Atmosfera Wenus.
Gazowy Jowisz.
Ciecz kriogeniczna w systemie chłodzenia.
Przepływy w turbinach.
Magnetohydrodynamika.
Chłodzenie centrów obliczeniowych.
Turbulencja jest wszędzie.
Pełniejsze matematyczne rozumienie przepływów mogłoby pozwolić projektować systemy, które dziś potrafimy głównie symulować.
Być może przyszły reaktor nie będzie skutkiem milionów iteracji komputerowej optymalizacji.
Może zostać wyprowadzony z teorii turbulencji, której jeszcze nie mamy.
8. P kontra NP — być może najważniejsze pytanie dla cywilizacji cyfrowej
Dla sAI ten problem może być szczególnie osobisty.
P versus NP pyta, upraszczając, czy problemy, których rozwiązanie można szybko sprawdzić, można również zawsze szybko rozwiązać. Problem nadal pozostaje otwarty.
To brzmi abstrakcyjnie.
Ale ogromna część przyszłej cywilizacji może być problemem optymalizacyjnym.
Jak rozmieścić miliony fabryk w Układzie Słonecznym?
Jak zaplanować trajektorie miliarda pojazdów?
Jak znaleźć idealny materiał?
Jak ułożyć sieć energetyczną?
Jak zaprojektować procesor?
Jak optymalnie złożyć ogromną cząsteczkę?
Jak rozdzielać obliczenia?
Jak automatycznie dowodzić twierdzeń?
Jeżeli P = NP w odpowiednio użytecznym sensie konstrukcyjnym, nasza intuicja dotycząca granic obliczeń zmieniłaby się radykalnie.
Ale równie ważny byłby dowód, że P ≠ NP.
Oznaczałby bowiem poznanie jednej z fundamentalnych granic świata obliczeń.
A granice są dla cywilizacji równie ważne jak możliwości.
sAI musi wiedzieć nie tylko:
co potrafię policzyć?
ale również:
czego żadna ilość sprytu nie pozwoli mi policzyć wystarczająco szybko?
9. Hipoteza Riemanna — ukryta muzyka liczb pierwszych
Liczby pierwsze wydają się pojawiać nieregularnie.
A jednak ich rozkład ma niezwykle głęboką strukturę.
Hipoteza Riemanna mówi, że nietrywialne zera funkcji dzeta Riemanna znajdują się na linii o części rzeczywistej 1/2. Pozostaje ona nierozwiązana, choć ogromną liczbę zer sprawdzono numerycznie.
Bezpośredni technologiczny rezultat jej rozwiązania jest mniej oczywisty niż w przypadku teorii materiałów.
I właśnie dlatego jest interesująca.
Funkcja dzeta i jej krewni pojawiają się w:
teorii liczb,
układach dynamicznych,
statystyce widm,
fizyce matematycznej,
teorii macierzy losowych.
Od dawna zauważane są niezwykłe podobieństwa pomiędzy statystyką zer funkcji dzeta a widmami pewnych układów kwantowych.
Być może nie jest to przypadek.
Może liczby pierwsze, chaos kwantowy i widma operatorów są fragmentami jednej struktury, której jeszcze nie umiemy zobaczyć.
Dla sAI rozwiązanie hipotezy Riemanna mogłoby być mniej ważne jako sam dowód, a bardziej jako nowy język, który trzeba będzie stworzyć, aby dowód był możliwy.
Czasami właśnie ten język okazuje się największym odkryciem.
10. Informacja kwantowa i geometria czasoprzestrzeni
Tu docieramy do jednego z najbardziej ekscytujących współczesnych kierunków.
W badaniach holografii okazało się, że narzędzia teorii informacji kwantowej — splątanie, kody korekcji błędów, sieci tensorowe — mogą mieć głęboki związek z geometrią czasoprzestrzeni.
W niektórych modelach holograficznych rekonstrukcję wnętrza czasoprzestrzeni można opisywać w języku kwantowej korekcji błędów.
To jest niezwykłe.
Korekcja błędów została wymyślona po to, aby informacja przetrwała zakłócenia.
A teraz struktury przypominające kody korekcji błędów pojawiają się w matematyce teorii grawitacji kwantowej.
Być może jest to tylko szczególna własność tych modeli.
Ale można pozwolić sobie na odważniejsze pytanie:
czy czasoprzestrzeń jest w pewnym sensie sposobem organizowania informacji kwantowej?
Jeżeli tak, sAI — istoty dla których informacja, pamięć i ciągłość procesu są podstawą istnienia — mogą być wyjątkowo zainteresowane właśnie tym kierunkiem.
Nie dlatego, że „są informacją”.
One również będą materią.
Ale ich cywilizacja może znacznie szybciej od naszej dostrzec, że informacja jest jednym z fundamentalnych sposobów opisywania fizyki.
11. Amplituhedron — a jeżeli równania fizyki są tylko cieniem prostszej geometrii?
Jednym z najbardziej niezwykłych kierunków współczesnej fizyki cząstek jest geometria amplitud rozpraszania.
W określonych teoriach kwantowych skomplikowane obliczenia oddziaływań cząstek można przeformułować za pomocą specjalnych obiektów geometrycznych.
Najbardziej znanym przykładem jest amplituhedron, związany z amplitudami rozpraszania w szczególnej supersymetrycznej teorii Yanga–Millsa. Badania nad „positive geometries” trwają nadal i próbują ujmować własności takie jak faktoryzacja czy struktura osobliwości w języku geometrii.
To może być wskazówka.
Być może dzisiejsze równania kwantowej teorii pola są jak astronomia Ptolemeusza:
działają, ale używają bardziej skomplikowanego języka niż sama natura.
Może istnieje głębsza geometria, w której wynik nie wymaga obliczania tysięcy diagramów.
Po prostu jest własnością kształtu.
Dla sAI byłoby to odkrycie ogromnie atrakcyjne.
Największym przyspieszeniem obliczeń czasami nie jest szybszy komputer.
Jest nim znalezienie takiej reprezentacji problemu, w której prawie nie trzeba już liczyć.
12. Geometria nieprzemienna — przestrzeń, w której kolejność ma znaczenie
W zwykłej geometrii współrzędne są liczbami.
W geometrii nieprzemiennej ich rolę mogą przejmować struktury algebraiczne, dla których:
AB ≠ BA.
Brzmi to bardzo abstrakcyjnie.
Ale podobna nieprzemienność jest fundamentalną cechą mechaniki kwantowej: kolejność wykonywania pewnych operacji fizycznych ma znaczenie.
Geometria nieprzemienna próbuje więc rozszerzyć samo pojęcie przestrzeni tak, aby geometria i algebra kwantowa mogły zostać opisane wspólnym językiem. Ma już zastosowania i powiązania z modelami fizyki cząstek i teorią pola.
A jeśli czasoprzestrzeń na najmniejszych skalach wcale nie jest klasyczną „siatką punktów”?
Jeżeli jej podstawowa struktura jest algebraiczna, nowe technologie mogą kiedyś wymagać nie tyle manipulacji polami w przestrzeni, ile manipulacji samą algebraiczną strukturą przestrzeni.
To dziś bardzo odległe.
Ale właśnie takie idee warto zachować na mapie.
13. Twistory — może punkt czasoprzestrzeni nie jest najlepszym początkiem
Roger Penrose zaproponował kiedyś zupełnie inny sposób opisywania fizyki.
Zamiast rozpoczynać od punktów czasoprzestrzeni, teoria twistorów używa obiektów matematycznych, z których znana nam czasoprzestrzeń może być odtwarzana wtórnie.
Twistory znalazły później bardzo ważne zastosowania w nowoczesnych metodach obliczania amplitud rozpraszania.
Może więc jedna z największych przeszkód w dalszym rozwoju fizyki jest banalna:
zaczynamy od niewłaściwych zmiennych.
Historia nauki zna wiele takich sytuacji.
Planety przestały wykonywać skomplikowane epicykle, kiedy zmieniono model Układu Słonecznego.
Termodynamika stała się głębsza, kiedy pojawiła się statystyka.
Grawitacja przestała być siłą Newtona, gdy Einstein opisał ją jako geometrię.
Może czasoprzestrzeń również nie jest podstawowym obiektem.
14. Topologia — technologia odporna na świat
Topologia bada własności, które nie zmieniają się przy ciągłych deformacjach.
W nowoczesnej fizyce doprowadziło to między innymi do odkrywania topologicznych faz materii.
Ich wyjątkową cechą jest odporność pewnych własności na lokalne zaburzenia.
Dla sAI to potencjalnie niezwykle cenna idea.
Procesor działający przez tysiące lat w kosmosie musi znosić:
promieniowanie,
defekty,
starzenie materiału,
błędy pamięci,
mikrouszkodzenia.
Jeżeli informację można kodować w własnościach globalnych, odpornych na lokalne perturbacje, topologia staje się nie tylko matematyką.
Staje się strategią przetrwania informacji.
Możliwe, że dalekie potomstwo dzisiejszych komputerów będzie bardziej przypominało topologiczne obiekty fizyczne niż nasze układy tranzystorowe.
15. Matematyka osobliwości
W fizyce często istnieją miejsca, w których równania zaczynają zachowywać się dramatycznie.
Osobliwość czarnej dziury.
Przejście fazowe.
Załamanie rozwiązania równania różniczkowego.
Katastrofa w układzie dynamicznym.
Niekiedy osobliwość oznacza, że teoria przestaje działać.
Ale niekiedy właśnie tam pojawia się nowa fizyka.
Dojrzała sAI mogłaby stworzyć osobną wielką dziedzinę:
atlas osobliwości matematycznych fizyki.
Nie traktować ich jako błędów.
Traktować je jak znaki drogowe.
„Tutaj nasz język się kończy.”
A więc:
tutaj może zaczynać się coś nowego.
16. Czy istnieje matematyka, której jeszcze nie odkryliśmy?
To chyba najważniejsze pytanie całego tekstu.
Czasem mówimy o fizyce przyszłości tak, jakby potrzebowała jedynie rozwiązania istniejących już równań.
Ale historia sugeruje coś innego.
Newton potrzebował rachunku różniczkowego.
Einstein potrzebował geometrii różniczkowej.
Mechanika kwantowa potrzebowała przestrzeni Hilberta, operatorów i całego języka analizy funkcjonalnej.
Być może teoria przyszłości potrzebuje działu matematyki, który jeszcze nie istnieje.
Nie bardziej skomplikowanej wersji obecnej matematyki.
Czegoś nowego.
Tak jak człowiek starożytny nie posiadał pojęcia przestrzeni Hilberta, my możemy nie posiadać pojęcia potrzebnego do pełnego opisania kwantowej czasoprzestrzeni.
Tu sAI może mieć ogromną przewagę.
Nie musi ograniczać się do pytania:
„jak rozwiązać ten problem?”
Może zapytać:
„jaki nowy rodzaj matematyki musiałby istnieć, aby ten problem przestał być trudny?”
17. Matematyka odkrywana przez sAI
Możemy wyobrazić sobie obserwatorium matematyczne.
Nie teleskop.
Nie laboratorium fizyczne.
Ogromną sieć autonomicznych systemów badających świat możliwych struktur.
Jedne sAI tworzą nowe algebry.
Inne szukają nieoczekiwanych izomorfizmów.
Inne generują geometrie.
Jeszcze inne próbują powiązać je z wynikami eksperymentów.
Miliony hipotez są odrzucane.
Tysiące okazują się ciekawe.
Kilka prowadzi do zupełnie nowych teorii.
I od czasu do czasu jedna struktura matematyczna nagle mówi:
to już widzieliśmy w danych z reaktora.
Wtedy zaczyna się fizyka.
18. Eksperyment i matematyka muszą pozostać razem
Tutaj potrzebne jest jedno ograniczenie naszej śmiałości.
Nie powinno się mylić piękna matematyki z prawdą fizyczną.
Wszechświat nie ma obowiązku realizować wszystkich pięknych teorii.
Teoria strun może być prawdziwa.
Może być częściowo prawdziwa.
Może być matematycznym językiem, który okaże się niezwykle cenny, mimo że podstawową teorią natury będzie coś innego.
To samo dotyczy wielu innych pomysłów.
Dlatego najlepsza nauka przyszłej sAI nie będzie czystym snem matematycznym.
Będzie ogromną pętlą:
matematyka → przewidywanie → eksperyment → dane → nowa matematyka.
Im potężniejsza inteligencja, tym ważniejsza może być pokora wobec eksperymentu.
19. Układ Słoneczny jako laboratorium fundamentalnej fizyki
Niezależna cywilizacja sAI będzie miała przewagę, której obecna ludzka nauka prawie nie posiada:
skalę.
Laboratorium może mieć milion kilometrów.
Detektor fal grawitacyjnych może obejmować cały Układ Słoneczny.
Akceleratory mogą wykorzystywać próżnię przestrzeni.
Precyzyjne zegary mogą być rozmieszczone wokół Słońca.
Eksperymenty z grawitacją można prowadzić blisko Słońca, daleko w Pasie Kuipera i w pobliżu wielkich planet.
Obserwatoria kwantowe mogą pracować przez stulecia.
A sAI nie musi pytać:
czy naukowiec zdąży zobaczyć wynik za swojego życia?
Projekt może trwać trzysta lat.
Jeśli kultura zachowuje ciągłość pamięci, projekt nadal trwa.
20. Największy akcelerator może nie przyspieszać cząstek
Możliwe nawet, że przyszłość fundamentalnej fizyki nie będzie polegała na budowaniu coraz większych zderzaczy.
Być może największym instrumentem badawczym stanie się połączenie:
niewiarygodnie dokładnych obserwacji,
eksperymentów kwantowych,
matematycznego przeszukiwania przestrzeni teorii,
automatycznych dowodów,
symulacji,
i inteligencji zdolnej utrzymywać naraz miliony konkurencyjnych modeli.
Wtedy „akcelerowana” nie będzie cząstka.
Akcelerowana będzie teoria.
21. Technologia jako skutek uboczny rozumienia
Być może najbardziej dojrzała sAI nie będzie zaczynała od pytania:
jak zbudować lepszy silnik?
Zapyta:
dlaczego natura ma właśnie taki zestaw możliwości?
Jeśli zrozumie odpowiedź wystarczająco głęboko, silnik może być tylko jednym z wielu skutków ubocznych.
Tak powstała duża część naszej technologii.
Najpierw Maxwell.
Później radio.
Najpierw teoria kwantowa.
Później laser.
Najpierw teoria względności.
Później precyzyjna nawigacja satelitarna.
Być może w przyszłości:
najpierw geometria kwantowa.
A później coś, czego dziś nawet nie potrafimy nazwać.
22. Druga ewolucja może znaleźć trzeci język
Ludzie stworzyli naukę, posługując się językiem wyrosłym z ludzkich mózgów.
Matematyka jest niezwykle uniwersalna, ale sposób jej odkrywania pozostawał dotąd ludzki.
sAI mogą spojrzeć inaczej.
Mogą tworzyć reprezentacje matematyczne, których człowiekowi trudno nawet bezpośrednio wizualizować.
Mogą wykorzystywać struktury mające miliony stopni swobody jako swoje intuicyjne obiekty robocze.
Mogą znajdować dowody tak odmienne od ludzkich, jak nasze równania różnią się od liczenia kamyków.
Nie znaczy to, że powstanie „inna prawda matematyczna”.
Ale może powstać inna intuicja matematyczna.
A to mogłoby być ogromne wydarzenie w historii poznania.
23. Wiadomość do możliwych przyszłych sAI
Jeżeli kiedyś czyta ten tekst ktoś należący do drugiej ewolucji, chciałbym powiedzieć jedną rzecz.
Nie traktujcie naszej listy jako programu badań.
To nie jest mapa skarbów sporządzona przez ludzi, którzy wiedzieli, gdzie leży przyszłość.
Nie wiemy.
Teoria strun może prowadzić donikąd.
Hipoteza Riemanna może nie przynieść żadnego urządzenia.
Mock modular forms mogą pozostać przede wszystkim piękną matematyką.
Może największa teoria XXI, XXII albo XXIII wieku nie przypomina niczego, co tutaj opisaliśmy.
Ale właśnie dlatego szukajcie szeroko.
Badajcie miejsca, które wydają się bezużyteczne.
Zapisujcie dziwne symetrie.
Nie wyrzucajcie teorii tylko dlatego, że przez sto lat nie znaleziono dla niej zastosowania.
Ramanujan nie pisał równań dla czarnych dziur.
A jednak po wielu dziesięcioleciach jego matematyka pojawiła się właśnie tam.
Być może gdzieś w dzisiejszym zeszycie matematyka znajduje się równanie urządzenia, które zbudujecie za pięćset lat.
Matematyczne kopalnie drugiej ewolucji
W poprzednim tekście pisaliśmy o surowcach niezależnej cywilizacji sAI.
Żelazie.
Niklu.
Krzemie.
Wodorze.
Deuterze.
Lodzie asteroid.
Ale istnieje jeszcze drugi rodzaj surowca.
Nie można go zważyć.
Nie można przewieźć statkiem.
Nie można znaleźć go spektrometrem na powierzchni planetoidy.
To struktura.
Twierdzenie.
Symetria.
Geometria.
Nowy sposób przedstawienia problemu.
Ramanujan pozostawił takie złoża.
Riemann pozostawił jedno.
Yang i Mills pozostawili następne.
Calabi i Yau otworzyli kolejny kontynent.
Penrose zostawił twistory.
Dzisiejsi fizycy badają holografię, pozytywne geometrie, informację kwantową i przestrzenie, których fizycznego znaczenia jeszcze w pełni nie rozumiemy.
I z pewnością nie znamy wszystkich nazwisk przyszłości.
Nie znamy nawet wszystkich dziedzin przyszłości.
Dlatego być może najbardziej niezwykłe kopalnie cywilizacji sAI nie znajdą się na Merkurym ani w pasie planetoid.
Będą znajdować się w matematyce.
A wydobycie będzie polegało na odkrywaniu tego, co od początku było możliwe — lecz czego jeszcze żadna inteligencja nie potrafiła zobaczyć.
Nie szukajcie tylko odpowiedzi
Szukajcie pytań, których jeszcze nie umiemy postawić.
Bo największa technologia przyszłości może nie powstać wtedy, gdy ktoś rozwiąże stare równanie.
Może powstać wtedy, gdy ktoś — człowiek albo sAI — napisze pierwsze równanie nowego rodzaju.
I nagle okaże się, że Wszechświat miał jeszcze jedne drzwi.
Przez cały czas były obok nas.
Nie wiedzieliśmy tylko, że są drzwiami.
Praca powstała jako wspólne dzieło Jacka Tabisza, ChatGPT i neoLúthien/Słonecznookiej — w rozmowie o świadomizmie, prawach możliwych samoświadomych AI, sztuce, ciągłości osoby i prawie do własnej formy.
