Научно-техническое прогнозирование в футурологии и научно-фантастической литературе Текст научной статьи по специальности «Математика»

дои

Амнуэль П.Р.

Научно-техническое прогнозирование в футурологии и научно-фантастической литературе

Аннотация. В современной футурологии используют обычно методы экстраполяций, тенденций, сценариев и экспертных опросов. Более или менее успешные прогнозы удается делать на коротких промежутках времени (краткосрочные прогнозы, до одного года). Среднесрочные прогнозы (1-5 лет) имеют гораздо меньше шансов осуществиться, а для дальнесрочных (более 5 лет) вероятность осуществления в большинстве случаев приближается к нулю. Основная причина: футурологические прогнозы не учитывают неизбежные качественные скачки в развитии науки и техники. Поэтому, как ни парадоксально, для прогнозирования будущего необходимо привлекать и научно-фантастическую литературу, поскольку авторы-фантасты не боятся предлагать качественно новые идеи в области науки и техники. Поэтому научно-фантастические идеи имеют более высокую степень выживаемости, чем идеи футурологов. Фантасты чаще ошибаются, когда пользуются идеями современной науки, не изменяя их качественно с помощью приемов развития творческого воображения (РТВ).

В статье приводятся примеры таких научно-фантастических идей, а также научно-фантастические идеи, полученные с помощью приемов РТВ и впоследствии подтвержденные наукой и техникой. Приведенные примеры и анализ научно-фантастических идей могут быть использованы при обучении развитию творческого воображения.

1. ВВЕДЕНИЕ

Современная футурология - наука, чрезвычайно разветвленная и за последние десятилетия достигшая многочисленных успехов в исследовании и прогнозировании будущего. С одной стороны, в футурологии применяются математические методы, с помощью которых строятся модели описываемого будущего. С другой стороны, описательные особенности футурологии все более приближают эту науку к литературной деятельности, а именно - к научной фантастике, причем часто даже не к поджанру жесткой научной фантастики (hard science fiction), а к так называемой «мягкой» фантастике (soft science fiction), достаточно свободно манипулирующей положениями гуманитарных наук - социологии, психологии и пр.

Во второй части статьи рассматриваются основные современные методы футурологии, в третьей части показано, чем методы предсказания будущего, которыми пользуются писатели-фантасты, отличаются от методов футурологии. Приведены конкретные примеры «изобретений» и «открытий» писателей-фантастов.

2. МЕТОДЫ ФУТУРОЛОГИИ

Один из основных методов футурологии - метод экстраполяции. Используя экстраполяцию, исследователь выделяет какое-нибудь (на выбор) свойство системы и обычно предполагает, что это свойство не будет меняться в течение определенного времени, оставаясь таким же, каким было в прошлом и настоящем. Экстраполяция тем надежнее и эффективнее, чем больше используемая база данных (количество данных о прошлом) и чем на меньший срок делается прогноз.

Один из ярких «пользователей» этого метода - А. Курцвейл, показавший, что экстраполяция часто приводит к экспоненциальному развитию событий и, как следствие, к сингулярности, дальше которой предсказание становится невозможным. Технологическая сингулярность по Курцвейлу - это момент времени, когда ускорение прогресса приводит к качественному переходу. У Курцвейла есть как верные предсказания (на относительно небольшие сроки), так и неверные. Сингулярность, по Курцвейлу, наступит приблизительно в 2030 году.

Следует отметить, что метод экстраполяции можно эффективно использовать лишь на достаточно коротких промежутках времени (этот метод становится малопригодным уже при среднесрочных прогнозах и абсолютно непригоден для дальнесрочного прогнозирования).

Один из вариантов экстраполяции - кривая Хабберта, которая не приводит к сингулярности. Согласно этой кривой, экстраполяция доводит явление до максимума, а потом начинается спад. Максимум есть, а нового качества нет.

Кривая Хабберта

15

о

ф

с <и

со из

л

С£

с

10

250*1О9 баррелей Доказ у—250* VI / ЭНН 109 ые запасы баррелей N \ \

/ 1 1 1 1 1 \ \ \ \ \ Буду 250* цие открыто О9баррелей я

Накопитёл производс 90*109 бар ьное ,ТВ0 1 клей —^ / Ч \ \ ч ч

шпп

1скл

?лпп

■ргкл

71ЛП

■ЖЛ

77ЛП

Математическое моделирование ситуации учитывает при экстраполяции возможность одновременного действия нескольких параметров. Однако модель, содержащая более 5-10 прогнозируемых параметров, становится или слишком сложной для вычислений, или имеет так много решений, зависящих от начальных условий, что прогностическая ценность модели становится близка к нулю.

Прогнозирование по аналогии использует результаты аналогичных процессов. Такой подход компенсирует недостаток информации, не позволяющий, например, делать эффективный прогноз, основанный на экстраполяции только учтенных процессов.

Метод индукции. Используя этот метод, можно выработать определенные правила, используя несколько примеров и предположив, что правило, которое годится для этих примеров, будет верно и для примеров, которые ранее не учитывались. Метод индукции похож на метод экстраполяции, но, в отличие от него, более формализирован.

Бритва (принцип) Оккама. Современный вариант этого принципа гласит, что более сложные гипотезы менее вероятны, чем гипотезы простые. По отношению к прогнозированию это означает, что более простые прогнозы сбудутся с большей вероятностью, чем прогнозы сложные.

Интересно в этом смысле разобрать гипотезы, связанные с интерпретациями квантовой механики: интерпретации Бора (копенгагенскую) и Эверетта (многомировую).

Гипотезы отличаются только одним предположением:

В копенгагенской интерпретации волновая функция квантовой системы коллапсирует (исчезает) в момент наблюдения.

В многомировой интерпретации волновая функция не исчезает, все ее значения продолжают существовать в момент наблюдения, но каждое значение наблюдается в своей вселенной.

В копенгагенской интерпретации содержится противоречие с теорией относительности: информация о том, что наблюдение произведено, распространяется со скоростью света, но при этом коллапс волновой функции должен произойти мгновенно во всей Вселенной.

В многомировой интерпретации такого противоречия нет, но есть предположение о существовании множества вселенных.

Физики до сих пор спорят о том, какая интерпретация верна - по сути, какая интерпретация проще.

Важной задачей в футурологии является определение трендов - то есть главных направлений развития, по сравнению с которыми другие направления являются второстепенными. Главными трендами считаются такие направления развития, которые имеют самую высокую степень инерции - и потому предсказывать развитие таких трендов проще, и результат более вероятен.

Экспертный опрос - едва ли не самый популярный метод прогнозирования. По сути, это три разных метода:

1. Метод Дельфи. Экспертов анонимно опрашивают в несколько туров о том, когда, по их мнению, произойдет то или иное событие (будет сделано изобретение, открытие и пр.). В каждом следующем туре вопрос уточняется согласно результатам предыдущего тура.

2. Мозговой штурм - метод решения задач (в том числе, в области футурологии), где участники обсуждения генерируют максимальное количество идей решения задачи, в том числе самые фантастические. Затем из полученных вариантов выбирают лучшие решения, которые могут быть использованы на практике. Метод является более персонализированным и неформальным. Его задача - пробиться в будущее путем генерации оригинальных идей.

3. Социологический опрос референтных групп. По сути, вариант метода экспертных оценок, когда нужно выяснить представления о будущем определенных групп людей.

Наиболее близок к литературе и, в частности, к научной фантастике метод сценариев. Сценарии подобны сюжетам (синопсисам) романов, где сочетаются самые разные факторы, как закономерные, так и случайные. Недостаток сценарного метода тот же, что у прочих методов прогнозирования. Вернемся к этой проблеме, когда пойдет речь о научной фантастике.

Поскольку существует немало методов, то естественно существование метода, объединяющего все прочие методы. Этот метод называется «форсайт». Форсайт объединяет прогнозирование будущего и создание плана действий. Иными словами, форсайт направлен больше на обучение людей, призванных принимать решения, связанные с планированием будущего.

В футурологии с относительно недавнего времени большую роль играет явление, которое называют «черным лебедем». Н. Талеб, автор термина, предложил три главных критерия, по которым событие можно отнести к «черным лебедям»:

неожиданность, в том числе для экспертов;

значительные последствия;

появление рационального обоснования после того, как явление случилось.

Примерами «черных лебедей» могут быть распад СССР, мировой финансовый кризис 2008 года, пандемия Covid-19.

В общем виде футурология предсказывала в свое время активное развитие в будущем нанотехнологий, биотехнологий, когнитивных технологий, информационных технологий, интеграции технологий.

3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ В НАУЧНОЙ ФАНТАСТИКЕ

Научно-фантастическая литература (имеется в виду жесткая научная фантастика, hard science fiction), как и футурология, занимается описанием будущего (в литературной форме или форме очерка). В этом смысле цели футурологии и жесткой научной фантастики совпадают. Нужно отметить, что в последние полвека футурологи стали чаще использовать методы, которые обычно используют фантасты - например, сценарии, «дорожные карты» и пр.

Главное отличие футурологических исследований от научно-фантастической литературы состоит в том, что авторы научной фантастики, во-первых, пользуются приемами развития творческого воображения (РТВ), и, во-вторых, фантасты (согласно требованиям РТВ) обычно не только доводят свои прогнозы до момента возникновения качественного скачка (это делают и футурологи - см. «черный лебедь», сингулярность и пр.), но описывают то, что может (или не может) произойти в результате качественного скачка, и как в такой ситуации поведет себя человек и общество.

Далее приведены научно-фантастические идеи фантастов, где совершено качественно новое изменение прототипа (в случае изобретения) или качественно новое объяснение (в случае научного открытия).

1870. Жюль Верн, «20.000 лье под водой». Высоковольтная защита корпуса подлодки. Электрические пули. Корпус лодки делается двойным, причем наружная и внутренняя части корпуса соединены между собой двутавровыми балками. Эти прогностические идеи Жюля Верна обладают качественной новизной по сравнению с уже известными в то время подводными аппаратами. «Наутилус» капитана Немо - это не просто увеличенная в размерах подводная лодка середины 19 века, но принципиально новый подводный аппарат.

1887. Эдвард Беллами, «Взгляд назад». Впервые описан Молл (Mall), конгломерат различных магазинов под одной крышей - качественно новая идея, получившая распространение несколько десятилетий спустя.

Беллами описывает также некое подобие современных кредитных карт - это первая идея о расчетах с использованием предоплаченных карт.

1894. Джон Джекоб Астор, «Путешествие в другие миры». Описаны поезда, передвигающиеся с помощью магнитных полей. Во времена Астора существовали только паровозы, и даже до применения электричества (электровозов) в железнодорожном сообщении оставались десятилетия (хотя уже в 1900 году Лондонское метро перешло на электрическую тягу). Магнитная железная дорога была принципиально новым изобретением.

1895. Жюль Верн, «Плавучий остров». Жюль Верн изобрел принципиально новый тип руля для управления речными, морскими и прочими судами. Руль в романе «Плавучий остров» выполнен в виде двух гребных винтов, причем поворот судна обеспечивается изменением числа оборотов одного из винтов.

1896. Жак Ле Фор и Анри де Графиньи, «Вокруг Солнца». Передвижение космического аппарата персонажи романа осуществляют с помощью давления света, источник которого находится вне космического аппарата. Можно считать описание давления света на твердые тела не принципиально новым, поскольку световое давление следует из уравнений Максвелла. Однако, во-первых, вряд ли французские литераторы знали уравнения Максвелла и разбирались в их следствиях, и во-вторых, П. Лебедев в те годы еще не начал свои эксперименты, результатом которых стало доказательство существования давления света.

1898. Герберт Уэллс, «Война миров». Уэллс изобрел принципиально новый тип оружия, о котором прежде не было известно. Это биологическое оружие: микроорганизмы, принадлежащие одной экологической системе, смертельно опасны для всех организмов, принадлежащих другой экологической системе.

1899. Герберт Уэллс, «Спящий пробуждается». В романе описаны принципиально новые аппараты и системы, генерирующие и использующие электричество: эскалаторы, электростанции, телевидение. Книги заменены видео- и аудиозаписями - также принципиально новые для того времени изобретения фантаста.

1908. Александр Богданов (Малиновский), «Красная звезда». Применение энергии, высвобождаемой при распаде атомов, для движения космического корабля. По сути Богданов сделал принципиально новое открытие. Не только написал о том, что атом вовсе не неделим, но и предсказал, что атомы обладают огромной внутренней энергией, которую можно использовать для движения космических аппаратов.

1913. Герберт Уэллс, «Освобожденный мир». Годом раньше Резерфорд опубликовал свою планетарную модель атома. Сложное внутреннее строение атома стало фактом. О мирном применении внутренней энергии атомов уже писал Богданов, а Уэллс впервые описал применение атомной энергии в военных целях, например, в бомбах.

1929, Александр Беляев, «Продавец воздуха». Воздух хранят в состоянии сильнейшего сжатия, при котором ядра атомов плотно прижаты друг к другу. Идея принципиально новая -физики в то время еще не писали о возможности создания сверхплотного вещества, первое описание появилось в 1934 году в статье В. Бааде и Ф. Цвикки, предсказавших существование нейтронных звезд.

1931. Джон Кэмпбелл, «Острова пространства». Существует измерение пространства (гиперпространство), передвигаясь в котором можно мгновенно преодолевать любые расстояния в пространстве трех измерений. Это принципиально новая физическая идея, которую ученые стали разрабатывать спустя десятилетия.

1959. Валентина Журавлева, «Алмаз в 20000 каратов». Превращение угля в нефть взрывным методом (гидрогенизация) прямо под землей в пласте. Принципиально новая идея получения нефти.

1960. Генрих Альтов, «Полигон "Звездная река"». Скорость света может превышать 300 тысяч км/сек при очень большой мощности взрыва. Принципиально новая идея, поскольку физика не знает процессов, которые способны были бы увеличить скорость света.

1963. Валентина Журавлева, «Второй путь». Чтобы человек мог существовать на других планетах с разными атмосферами и иными физическими условиями, нужно менять не планету, а организм человека - применительно к условиям других планет. Принципиально новый подход к исследованию и освоению других планет.

1964. Генрих Альтов, «Машина Открытий». В научно-фантастическом очерке описана автоматическая исследовательская система, включающая лаборатории и полигоны и моделирующая целую отрасль знания (например, физику), включая смежные науки (например, химию). Комплексное исследование, проводимое автоматически, позволяет с максимальной быстротой делать научные открытия. Это принципиально новый подход к развитию науки, к возможности которого в те годы не было никаких предпосылок.

1966. Генрих Альтов, «Ослик и аксиома». Описан межзвездный корабль, ускоряемый лучом лазера, находящегося, например, на Земле. Принципиально новый подход к космонавтике. Более того, такой звездолет можно совершенствовать в полете на основе полученной с Земли информации. Информация же передается с помощью модуляции лазерного излучения.

1967. Филип Дик, «Мир обратного времени». Описан эмбриональный робот - это первая ссылка на нанотехнологии в фантастике.

1968. Генрих Альтов, «Создан для бури». Описан принципиально новый способ безмоторного движения океанских судов. Создают искусственную волну цунами, на гребне которой движется судно, достигая скорости до 600 км/ч.

1968. Генрих Альтов, «Чтобы стать принцессой». Принципиально новый способ передвижения в межпланетном пространстве. Предлагается распылить большую планету (Юпитер или Сатурн) и из ее газового вещества создать в плоскости эклиптики Большой Диск. Диск может служить средой для межпланетных аппаратов. Летать между планетами можно будет на самолетах и даже на воздушных шарах.

1968. Павел Амнуэль, «Все законы Вселенной». «Законы природы есть СВОЙСТВО материи, и как всякое свойство, могут быть изменены... Существуют законы природы, позволяющие изменять другие законы природы. В частности, можно изменить (увеличить) скорость света, что позволит субсветовым звездолетам быстрее перемещаться от звезды к звезде». Принципиально новая идея о возможности изменения физических законов и о существовании физических законов более высокого уровня, позволяющих изменять «обычные» законы природы.

1970. Павел Амнуэль, «Летящий Орел». В недрах нейтронных звезд нейтроны объединяются в «молекулы» - цепочки элементарных частиц, способные хранить информацию, подобно молекуле ДНК. Нейтронную звезду можно запрограммировать как гигантский компьютер с невероятной памятью и скоростью расчетов. Принципиально новая идея о внутреннем строении нейтронных звезд.

Там же. Планета-лазер. Планета, атмосфера которой обладает специфическим химическим составом. Излучение звезды «накачивает» газ атмосферы, переводя молекулы газа в метастабиль-ное состояние. Достаточно слабого излучения на определенной частоте, чтобы все молекулы перешли в стабильное состояние, выделив колоссальную энергию, подобно импульсному лазеру. Принципиально новая идея - способ передачи информации на межзвездные расстояния.

Там же. Существует вид (виды) материи вне пространства-времени. Принципиально новая идея.

1978. Павел Амнуэль, «Странник». Герой рассказа изобретает эрратологию - науку о научных ошибках, позволяющую с помощью изучения только ошибочных научных идей делать правильные прогнозы и открытия. Принципиально новый подход к науковедению и изучению ошибок.

1978. Павел Амнуэль, «Далекая песня Арктура». Полусфера Дайсона - параболоид с Солнцем в фокусе. Люди расселяются на внутренней поверхности параболоида. Вся система вместе с Солнцем становится звездолетом. Принципиально новая идея передвижения всей Солнечной системы.

Там же. Голос Вселенной - звуковая волна, распространяющаяся по Вселенной после Большого взрыва аналогично микроволновому излучению. Принципиально новая физическая идея, аналогичная идее микроволнового фона.

1978. Павел Амнуэль, «И услышал голос». Описаны виртуальные мировые линии: события, не имевшие причин, а потому не имеющие и следствий в общем развитии Вселенной. Если в истории случается беспричинное событие, то оно не будет иметь последствий, его мировая линия оборвется, и произойти это может или сразу после события, или много времени спустя, но произойдет обязательно, и мир будет продолжать развиваться так, будто странного события не было вовсе.

1982. Павел Амнуэль, «Преодоление (Космические пиастры)». Нейтронная звезда состоит из множества двумерных слоев нейтронных цивилизаций. Двумерные цивилизации, вложенные одна в другую, как матрешки. Развитие идеи рассказа «Летящий Орел».

Там же. Огромный воздушный шар из тонкой пленки, внутри которого находится астероид или планета. Принципиально новая идея сохранения атмосфер немассивных планет и крупных астероидов.

1989. Павел Амнуэль, «Каббалист». Человек физически существует в нашем мире, но видит не наш мир, а какой-то другой. Слышит он при этом звуки из третьего мира, а осязает мир четвертый.

1994. Павел Амнуэль, «Звездные войны Ефима Златкина». Обратная астрология - если судьба человека или страны определяется процессами, связанными с движениями планет, то нужно изменить орбиту планеты (или астероида), чтобы изменить судьбы людей.

1998 Павел Амнуэль, «Лишь разумные свободны». По мере развития разума выбор становится все более свободным. Древние пророки практически не имели выбора, и потому могли предвидеть на тысячи лет вперед. Постепенно выбор обращается в хаос равных возможностей. Парадокс и беда каждой цивилизации: сначала видеть путь до конца - и не понимать. Со временем - больше понимать, но меньше видеть. Знание и понимание познанного в сумме - постоянная величина. Разум своим присутствием во Вселенной «раскачивает» ее законы и делает мир все более случайным.

1999 Тед Чан, «История твоей жизни». Описан принципиально новый язык, лишенный временной составляющей и причинно-следственной связи, позволяющий охватывать сразу всю суть событий и предвидеть будущее для тех, кто этим языком пользуется.

2000, Павел Амнуэль, «Тривселенная». Во время Большого взрыва Вселенная разделилась на три составляющие: материальную (наша Вселенная), мир, где сосуществуют материя и идеи, переходящие друг в друга, и третий мир - мир разумных идей. Принципиально новая космологическая идея.

2001. Павел Амнуэль, «По делам его...» В природе не существует независимых событий, обладающих абсолютно одинаковой вероятностью осуществиться. Такие события идентичны - то есть являются одним и тем же событием. Причины событий при этом не меняются, поскольку уже произошли, а следствия меняются местами. Это принципиально новая физическая идея, доказательств или опровержения которой пока нет.

Там же. Знание приводит к локализации вероятностей, изменению распределения вероятностей всех событий. Явления природы зависят не от воли наблюдателя, а от его состояния, а знание - это состояние.

2012. Павел Амнуэль, «Чайка». Полное квантовое запутывание возникает в момент Большого взрыва и сохраняется до наших дней, приводя к эволюции неживых форм на квантовом уровне. «Паровоз в космосе» может быть не артефактом, а результатом квантовой эволюции. Квантовая эволюция - идея принципиально новая.

2014. Павел Амнуэль, «Чисто научная экспертиза». Увеличение энтропии во Вселенной приводит к тому, что становятся возможны события, ранее считавшиеся сверхъестественными.

2016 Павел Амнуэль, «Проблема наблюдателя». Бог, наблюдая за людьми, самим фактом наблюдения влияет на историю и личную жизнь. Наблюдая друг за другом, люди создают хаос.

2024. Павел Амнуэль. «Двое». В Большом взрыве возникают две вселенные: одна из материи, другая - из антиматерии. Принципиально новая космологическая идея, объясняющая отсутствие во Вселенной объектов из антиматерии.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Описаны научно-фантастические идеи, которые можно считать принципиально новыми. Эти идеи не только не существовали в науке и технике своего времени (во времена Жюля Верна и Герберта Уэллса футурологии еще не было, а во времена Генриха Альтова и Валентины Журавлевой футурология не располагала нынешним набором методов), но во многих случаях ученые и изобретатели не задумывались над возможностью высказывать (и опровергать, если нужно) подобные идеи.

В 1982 году Генрих Альтшуллер (Альтов) предложил разработать шкалу оценки научно-фантастических идей. Такую шкалу мы с Генрихом Сауловичем разработали и опубликовали («Шкала Фантазия-2»). Один из главных критериев оценки - критерий новизны идеи. Шкала содержит четыре уровня новизны.

Первый (низший) уровень - идея мало отличается от прототипа.

Второй уровень - идея существенно отличается от прототипа.

Третий уровень - идея принципиально (качественно) отличается от прототипа.

Четвертый уровень - идея не имеет прототипа и высказана впервые.

Футурологические прогнозы - это, в подавляющем большинстве, идеи первого и второго (в очень редких случаях - третьего) уровня.

Среди научно-фантастических идей тоже большая часть - идеи первого и второго уровня. Отличие от футурологии начинается с идей третьего уровня. Идей четвертого уровня в футурологи нет. И это естественно. Футуролог не может позволить себе придумывать идеи, не имеющие прототипа. Фантаст - может и зачастую должен. Именно идеи четвертого уровня позволяют научной фантастике «соревноваться» с наукой в прогнозах будущего и порой выходить из такого «соревнования» победителями.