В рассказе Теда Чана (но не в фильме) Гэри долго излагает Луизе принцип Ферма, прибегая к чертежам. Закон Декарта и принцип Ферма дают одинаковый результат, но у них очень разные физические интерпретации. У Декарта преломление света толкуется в понятиях причины — достижения поверхности, разделяющей две среды, — и следствия — изменения направления луча. Принцип же Ферма толкует преломление света как достижение глобальной цели, тогда свет как бы выполняет приказ (минимизировать скорость прохождения). В рассказе это получает объяснение. При таком телеологическом толковании луч света должен знать, куда он попадет, прежде чем выбрать направление…
В 1744 году физик Пьер Луи Моро де Мопертюи (1698–1759) переносит идею Ферма на механику и предлагает принцип, уточненный математиком Жозефом-Луи Лагранжем (1736–1813): «При каком-либо изменении в природе количество необходимой для него работы всегда наименьшее из возможных». Этот принцип наименьшего действия (или экономии) вводит новую физическую величину — действие[77], значение которой вдоль траектории должно быть минимизировано. Физики ирландец Уильям Гамильтон (1805–1865) и немец Карл Якоби (1804–1851) обобщили эту идею в виде вариационного принципа, говорящего о стационарности действия на реальной траектории[78]. Отныне вариационный принцип можно применять во всех областях физики, и вопрос должен сводиться к выбору правильного «действия». В оптике речь идет о времени прохождения света; в классической механике нужно брать интеграл разницы кинетической и потенциальной энергий; в электромагнетизме это нечто еще более сложное, не говоря уже о стандартной модели физики частиц, для которой не хватило бы даже страницы…
Таким образом, фундаментальные физические уравнения могут записываться двумя математически эквивалентными способами. При первом применяются дифференциальные уравнения, а события интерпретируются хронологически-причинным способом: одна продолжительность следует за другой, «причины и следствия образуют цепь и создают подобие цепной реакции, идущей из прошлого в будущее» (цитата из рассказа). При втором способе к хорошо выбранному действию применяется вариационный принцип и, как в случае со световым лучом, события интерпретируются теологически: все происходит так, как если бы частица заранее знала, куда направляется. Это мировосприятие чрезвычайно озадачило физиков, в том числе знаменитого Макса Планка (1858–1947), ведь оно как будто говорит о существовании высшего Существа, хотя на самом деле представляет собой скорее формулировку, математически эквивалентную причинной.
Благодаря замечанию физика, Луиза Бэнкс, опираясь на «сильную» версию гипотезы Сепира — Уорфа, находит-таки ключ к языку гептаподов, поняв, что они подходят к явлениям глобально: «У людей последовательное сознание, у гептаподов моментальное. Мы накапливаем опыт событий в определенном порядке и воспринимаем их отношения как причинно-следственные. Их опыт всего одновременный, они во всем улавливают цель-подоплеку», — говорит она в рассказе. Позже Луиза понимает, зачем гептаподам семасиографическая система письменности (содержащая графические знаки, несущие смысл): «Она лучше подходила для вида с единовременным сознанием, при котором речь воспринимается как узкое горлышко, пропускающее слова по одному. В письменности все знаки на странице видны одновременно. Зачем одевать письмо в глоттографический камзол, требующий последовательной речи? <…> Гептапод В пользуется сразу двумя измерениями: он не плетет морфемы по одной, а выдает их сразу, целой страницей». Таким образом, восхитительная кольцевая письменность гептаподов отражает их мировосприятие, но имеет крупное ограничение: прежде чем суметь написать фразу, необходимо знать всю ее организацию, да еще ее последствия. Зато этот язык позволяет воспринимать время как целостность, а не как линейное течение[79]. Рассказ Теда Чана и его экранизация интересны тем, что показывают необычайную красоту фундаментального принципа физики, приложенного к языку. Имей мы те же способности, что у этих оригинальных инопланетян, то, чем черт не шутит, умели бы предвидеть глобальные последствия наших поступков…
Выражаем искреннюю признательность нашему коллеге лингвисту Фредерику Ландражену за его бесценное участие в написании главы о языке гептаподов «Ловушки общения лицом к лицу». Подробности этой темы можно найти в его книге Comment parler a un alien? («Как разговаривать с инопланетянином?»).
77
«Действие» и «работа» — разные понятия в физике. По Мопертюи, действие пропорционально произведению массы, скорости и расстояния, а работа — силы и расстояния.
78
Действие стационарно, если слабо изменяется на траекториях, близко соседствующих с физической траекторией, то есть той, которая достигла экстремума. Когда траектория достаточно мала, то экстремум действия минимален.
79
Глобальное восприятие времени как дополнительного пространственного измерения — это именно то, что происходит с героем фильма «Интерстеллар» (Кристофер Нолан, 2014), когда он попадает в пятиразмерный тессеракт.