Введение

Японские физики во главе с Юки Сугиямой однажды вывели на ровную площадку двадцать две машины и попросили водителей ехать по кругу друг за другом с одной и той же скоростью. Ни светофоров, ни сужений, ни аварий. Какое-то время всё шло гладко, потом кто-то чуть притормозил, задний притормозил сильнее, и по кругу пошёл сгусток, в котором машины почти стояли. Сгусток полз назад, против движения, хотя каждая машина ехала вперёд. Машины въезжали в него, замирали и выбирались с другой стороны, а пробка оставалась, только уже из других машин.

Пробка ведёт себя как вещь. У неё есть длина, скорость, начало и конец, и на шоссе она катится назад против потока со скоростью неспешного велосипедиста, уходя на километры от того места, где родилась. Но ни одной своей детали у неё нет. Спроси любого водителя, что он сделал, и он ответит: притормозил, потому что притормозил передний. Никто пробку не строил, и никто из стоящих в ней не видит её целиком.

Со стаканом воды то же самое, только толпа мельче и гуще. Вода в стакане прохладная, мокрая, у неё есть поверхность и точка кипения. У одной молекулы воды ничего этого нет. Температура — это то, как в среднем суетятся молекулы в стакане, а у одной молекулы есть только скорость, и скорость ещё не температура, как рост одного человека ещё не средний рост по городу. Мокрость появляется оттого, что молекулы липнут друг к другу, а одинокой молекуле липнуть не к кому.

Муравейник показывает то же на живых. Муравей, нашедший сахар, возвращается домой и оставляет за собой пахучий след, другие идут по следу и оставляют свой. Если к сахару ведут две дороги, короткая пропахнет быстрее, потому что по ней быстрее обернуться, и через некоторое время большая часть колонны ходит коротким путём. Ни один муравей два пути не сравнивал. Выбор сделала колония, и сделала его запахом, который каждый оставляет и на который каждый отвечает.

Во всех трёх случаях из частей складывается целое, и у целого появляется то, чего нет ни у одной части: у пробки — движение назад, у воды — температура, у колонии — короткий путь. У учёных для этого есть длинное слово, эмерджентность, от латинского глагола, который значит «всплывать». Слово тяжёлое, и дальше его в книге не будет. Место, где из частей всплывает новое целое, здесь называется порядком, и в книге восемьдесят пять глав о восьмидесяти пяти порядках.

Эту мысль в полный голос сказал Филип Андерсон, физик, который треть века проработал в лаборатории телефонной компании и изучал электроны в твёрдых телах. В 1972 году он напечатал короткую статью с названием из трёх слов, по-русски оно звучит так: больше — значит иначе. Андерсон не спорил с тем, что всё состоит из частиц и частицы подчиняются законам физики. Он спорил с выводом, который из этого обычно делают: раз законы для частиц известны, остальное — дело техники. Умение разобрать мир до основания не дарит умения собрать его обратно, и на каждом новом этаже нужны свои понятия, искать которые — такая же настоящая наука, как искать новую частицу. Через пять лет Андерсон получил Нобелевскую премию, и не за частицы, а за то, как ведут себя электроны в магнитах и в веществе без правильной решётки.

Новое живёт не в частях, а в связях между ними. Графит в карандаше и алмаз в кольце сделаны из одного и того же углерода. Разница только в том, как атомы держатся друг за друга: в графите они лежат слоями, которые скользят один по другому, в алмазе сцеплены жёсткой решёткой во все стороны. Отсюда мягкий чёрный стержень, который пачкает бумагу, и самый твёрдый прозрачный камень. По списку деталей этого не угадать, потому что список у них один.

С памятью то же самое. Нейрон сам по себе ничего не помнит. Память лежит в том, какие связи между нейронами крепче, а какие слабее, и поэтому воспоминание нельзя вырезать вместе с одной клеткой. Цена хлеба в магазине несёт в себе засуху в одной стране и пошлину в другой, хотя целиком этого не знает ни один человек: знание разложено по связям между тысячами сделок.

Порядки складываются друг из друга, и если нарисовать, что из чего собрано, получится дерево. Ствол у него один и растёт снизу: из полей и частиц собираются протоны и ядра, из ядер и электронов — атомы, из атомов — молекулы. На молекуле ствол кончается, и дерево расходится. Одна короткая ветвь уходит в вещество: жидкости, кристаллы, стекло, металлы. Дальше тянутся две длинные. На первой главную работу делает тяготение, и начинается она с плазмы, газа с оторванными электронами, из которого сделаны звёзды. Холодный газ собирается в облака, облака сжимаются в звёзды, многие звёзды живут парами и умирают, оставляя остывающие угли, нейтронные звёзды размером с город и чёрные дыры. Вокруг молодых звёзд кружатся диски, в которых пыль слипается в камни, камни — в шары и планеты с погодой, спутниками и кольцами, а звёзды собираются в галактики, нанизанные на невидимый каркас. Вторая ветвь начинается с вихря и колбы, в которой реакция отбивает время, и ведёт к клетке, телу, мозгу, людям, деньгам и машинам.

Дерево это не вполне дерево. У многих узлов по нескольку родителей: город вырос из деревни, но стоит ещё и на обмене, и на общих правилах, а компьютер собран из машины, науки и культуры и работает на толпе электронов в кремнии. Есть и петли. Звёзды собраны из атомов и сами же варят новые, углерод и кислород, из которых потом сложились молекулы, клетки и мы сами. Люди выросли из биосферы и теперь её переписывают. По этим боковым стрелкам видно, что этажи не просто стоят друг на друге, а перестраивают друг друга.

Книга начинается не с корня: внизу лежат поля и частицы, самое непривычное место во всей картине, и начать с него значило бы начать с того, что нельзя ни потрогать, ни вообразить. Поэтому первая часть — стакан воды на столе, кристалл соли, оконное стекло и медная проволока рядом: порядок, который видно глазами. Вторая часть разбирает этот стакан по винтику: молекула, атом, ядро, протон и в самом низу пустота, которая оказывается совсем не пустой. Дойдя до дна, книга разворачивается и идёт вверх, сначала по ветви тяготения: от плазмы и облаков через звёзды, их пары и их смерти к дискам, пыли и планетам. Звёзды идут раньше жизни, потому что без них не было бы ни углерода, ни планеты, на которой жизни есть где начаться. Потом по второй, самой длинной ветви: жизнь, разум, люди вместе, экономика, техника. В конце взгляд снова поднимается к планетным системам, звёздным скоплениям и галактикам, к тёмному каркасу под ними и к краю видимого, и последняя глава возвращается к полям, с которых начинался спуск.

Читать можно подряд, а можно с любого места. Почти каждая глава открывается сценой и в первых абзацах напоминает, из чего собрано её целое, так что помнить предыдущие не обязательно. Если что-то неясно, найди главу на карте и посмотри, откуда к ней тянутся стрелки: там лежит всё, на чём она стоит. Можно спускаться по стрелкам дальше, пока не упрёшься в знакомое. Можно выбрать одну ветвь и пройти только её, от нейрона до образа себя или от облака газа до планеты. Последняя фраза главы ведёт к следующей по порядку чтения, но это приглашение, а не обязанность.

В первой версии этой книги глав было шестьдесят, и число это было решением, а не находкой: чтобы в него уложиться, соседние порядки сливали, а некоторые прятали в чужие главы. Теперь ограничения нет, и правило осталось одно: если в каком-то месте из частей складывается целое, которое можно честно назвать новым, оно получает свою главу. Так прибавилось двадцать пять. Из вещества выделились стекло и металл. Небо стало подробнее: плазма, звёзды, живущие парами, чёрные дыры и диски вокруг молодых звёзд, а под галактиками — тёмный каркас, который не светит, а только тянет. У планет появились свои главы о том, как собственная тяжесть скатывает тело в шар, о климате, о спутниках и кольцах.

В живом появились колба с реакцией, которая отбивает время, пузырёк-протоклетка с чужим грузом внутри, гены, которые включают и глушат друг друга, и клетки, которые после деления не разошлись. К разуму прибавились мозги, собранные не по нашему чертежу: у пчелы, у ворона, у осьминога. У людей — общий миф, поле, на котором злак разучился сеять себя сам, и заражение, по одним и тем же связям которого бегут болезнь, новость и мода. В экономике — цепочки поставок и фабрика. В технике — распределённая система, платформа, схемы, найденные внутри обученной сети, общество переговаривающихся моделей и энергосеть размером с материк.

Границы между порядками настоящие примерно так же, как границы между цветами радуги: цвета есть, а где кончается жёлтый и начинается зелёный, решает тот, кто смотрит. Поэтому кое-что по-прежнему живёт внутри соседей. Синапс, контакт двух нейронов, остался в главе о нейронных контурах: одна связь ещё ничего не помнит. Элементарные частицы — в главе о полях, потому что частица — рябь на поле, и отдельного этажа из неё не выходит. Ионный канал, белковая пора в мембране, рассказан внутри нейрона, где видна вся его работа, а империя — внутри государства, потому что это то же государство, только большое.

Про несколько порядков спорят всерьёз, и главы о них говорят об этом прямо. Вирус не живёт сам, он берёт жизнь взаймы у клетки. Улей похож на одно животное, но достаточно ли похож, чтобы считаться новым целым, биологи не договорились. Свои споры есть у молекулы, которая умеет копировать себя, у вида, у сознания, у мировой экономики, у техносферы, у обществ языковых моделей, которым от роду несколько лет, и даже у наблюдаемой Вселенной, которая скорее горизонт, чем предмет. А две главы, о течениях и об обмене, вообще не этажи, а лестничные пролёты между ними: нового целого в них немного, но без них следующий этаж не встанет.

Сразу за этими страницами — карта дерева, нарисованная картинкой. На ней все восемьдесят пять порядков, стрелки «из чего собрано», вторые родители и петли. Читать её можно как схему метро в незнакомом городе: ветви — линии, порядки — станции, а там, где у порядка несколько родителей, — пересадки. Её не нужно понимать с первого взгляда, к ней стоит возвращаться. А сама книга начинается на кухонном столе, где стоит стакан воды.