У Бредбери есть рассказ о путешествии в прошлое, в иную геологическую эпоху с помощью некой машины времени. Один из участников этого путешествия убивает мелкое животное, и в результате все биологическое и историческое развитие на Земле меняется. Меняется в худшую сторону: вернувшись в настоящее, путешественники узнают о победе фашистского кандидата на президентских выборах в США. По-видимому, такая фантастическая картина не соответствует закономерностям биологической эволюции. В последней все зависит от макроскопических процессов и результаты индивидуальной судьбы одного отдельного организма погашаются энтропийной стихией, которой противостоит лишь макроскопическая упорядоченность бытия. Но в кибернетических устройствах элементарный процесс играет отнюдь не пренебрежимую роль и к нему вполне применима концепция Бредбери. Элементарный процесс в кибернетической машине, находящей оптимальное решение, может изменить это решение. Как уже говорилось, кибернетические машины включают устройства для контроля и нейтрализации случайных нарушений элементарных реакций, но такие устройства основаны не на макроскопическом усреднении и игнорировании отдельных элементарных процессов, а на их учете. Основа кибернетики — упорядоченность микропроцессов.
Нужно только учесть, что упорядоченность микропроцессов отличается от макроскопической упорядоченности бытия. Когда речь идет об упорядоченном поведении статистического ансамбля молекулы, это значит, что в среднем все молекулы движутся единообразно и образуют движущееся (в некоторой системе отсчета неподвижное) тело. Но здесь нет неопределенности положения или импульса этого макроскопического тела. Энтропия характеризует неупорядоченность составляющих это тело молекул.
Когда речь идет об объектах, не состоящих из большого числа частиц, об объектах микромира, о кристаллических решетках, о молекулах, состоящих из небольшого числа атомов, о самих атомах, их ядрах и, наконец, об элементарных частицах, энтропийное отсутствие информации вытекает отнюдь не из игнорирования каких-то более дробных частиц, а из неконтролируемого воздействия макроскопических тел на частицы. Мы встречаемся здесь с неопределенностью отдельного, единичного события. Речь идет в этом случае не об ограничении упорядоченности и соответственно информации, а, скорее, о переосмыслении самих понятий упорядоченности и информации, когда некоторый разброс значений становится дополнительным определением этих понятий. Но об этом — позже.
Кибернетика могла появиться и могла поставить перед собой производственно-технические и исследовательские задачи благодаря тому, что наука получила возможность активно вторгаться в этот квантовый мир упорядоченных микропроцессов, воздействовать на отдельные микропроцессы, непосредственно сталкиваться с дискретностью вещества и излучения.
Обычно применяемые цепи математических и логических операций кибернетической машины в двоичной системе исчисления напоминают известную игру, когда имя человека находят после конечного числа вопросов, на которые получают в ответ либо «да», либо «нет». В элементарной ячейке кибернетического устройства — оно включает тысячи таких ячеек — происходит некоторый процесс, который означает «да» или «нет», и последовательно приближается ответ на заданный машине вопрос. Ответ может заключать в себе решение системы уравнений, имеющее самый различный смысл, вплоть до медицинского диагноза, расписания поездов на всей железнодорожной сети, параметров нового кибернетического механизма или вероятностей различных ядерных реакций. Все дело в том, что эти элементарные процессы являются парадоксальными: с классической точки зрения они вообще невозможны.
С констатации подобных парадоксальных процессов начало свою историю учение о квантах электромагнитного поля. После того как Планк открыл дискретность излучения и поглощения электромагнитных волн, Эйнштейн пришел к представлению о квантах электромагнитного поля, исходя из необъяснимых в рамках классической физики особенностей фотоэлектрического эффекта. Этот эффект состоит в том, что свет выбивает электроны с поверхности некоторого тела, например с поверхности металлической пластинки. Энергия выбитого светом электрона соответствует энергии, принесенной электромагнитной волной. Казалось бы, чем дальше расходятся электромагнитные волны, тем меньшая энергия содержится в каждой точке расходящейся волны — плотность энергии на фронте волны уменьшается. Таким образом, энергия электромагнитной волны в той точке, где она выбивает с поверхности пластинки электрон, должна зависеть от расстояния между пластинкой и источником света. На самом деле энергия электрона, выбитого с поверхности металла, не зависит от этого расстояния. Как заметил Крамере, получается так, будто матрос бросился с корабля в море, от места всплеска воды во все стороны пошла круговая волна, она дошла до другого матроса, купавшегося на другом конце моря, и ее энергии хватило, чтобы выбросить этого матроса из воды на палубу его корабля. Парадоксальный с классической точки зрения факт оказался естественным, когда Эйнштейн предположил, что свет существует в виде квантов, получивших название фотонов.
Процессы, подобные в этом отношении фотоэлектрическому эффекту, парадоксальные в рамках классической теории и естественные в квантовой физике, становятся основными технически применяемыми процессами в квантовой электронике и в радиационной генетике. Именно они позволили кибернетике стать основным фактором преобразования характера труда.
В первом поколении кибернетических машин применялись вакуумные приборы. Если впаять в стеклянную трубку электроды и выкачать из этой трубки воздух, то электрический ток будет проходить через трубку, когда один из электродов испускает электроны, которые доходят до другого электрода. Для этого нужно нагреть один из электродов. В обычной лампе накаливания раскаленный волосок наряду с квантами света испускает электроны. Можно впаять в стенку лампы другой электрод и включить лампу в цепь так, чтобы волосок был катодом, а второй электрод — анодом. В этом случае отрицательные заряды — электроны — будут переходить с катода на анод и лампа станет проводником.
Варьируя и комбинируя подобные схемы, можно получить приборы, пропускающие ток только в одном направлении, или приборы, которые проводят ток или, наоборот, становятся изоляторами, когда к ним приложено напряжение, или приборы, которые включают ток или выключают его при получении двух одинаковых или двух различных импульсов. Вообще такие вакуумные приборы как бы отвечают «да» или «нет» (включают или выключают сеть), получая два импульса (это соответствует союзу «и» в заданном вопросе) или при получении одного из импульсов (это соответствует союзу «или»). Реакция подобного прибора аналогична положительному или отрицательному ответу на вопрос, в котором изложены условия, выраженные какой-то логической операцией. Нужно подчеркнуть скорость такого ответа. В биологической эволюции среда дает отрицательный или положительный ответ на вопрос организмов, испытавших мутации. Она дает положительный ответ — мутации закрепляются отбором или отрицательный — среда отвергает их. Ответ требует массового эксперимента в течение долгого ряда поколений, и этот ответ задерживается на тысячелетия. Можно построить макроскопический механизм типа замка, который отпирается (утвердительный ответ) или не отпирается (отрицательный ответ), или прибор, где якорь притягивается либо не притягивается электромагнитом. Но в обоих этих случаях макроскопический характер приборов требует для их функционирования больших энергий и длительных сроков при каждом элементарном процессе. Макроскопическая упорядоченность процессов означает, что частицы, собранные в громадные ансамбли, действуют единообразно. Эти ансамбли — рычаги, валы, зубчатые колеса, якоря электромагнитов и т. д. — движутся в макроскопической пространственной шкале миллиметров и сантиметров и в макроскопической временной шкале секунд. Даже при очень больших энергиях скорости реакций макроскопических механизмов не могут быть высокими.
