«Многое из того, что сегодня для нас стало обычным делом, было предсказано Джоан Роулинг», — говорит доктор физико-математических наук, профессор НИЯУ «МИФИ» Владимир Решетов. Когда в конце 1990‑х Джоан Роулинг писала о мантии-невидимке, оживающих портретах и маховике времени, в мире только-только появились первые мобильные телефоны, а про существование нейросетей знали лишь отдельные специалисты.
Однако сегодня многие магические артефакты из серии книг о Гарри Поттере уже имеют если не практическую реализацию, то хотя бы лабораторные прототипы. Мы разобрали пять ключевых «чудес» из мира, созданного фантазией Роулинг, и попросили физика пояснить, что из этого уже работает, а что пока еще не реализовано.
Мантия-невидимка: спрятаться можно, исчезнуть совсем — пока нет
Что было в книге?
Мантия, доставшаяся Гарри от отца, делает владельца полностью невидимым для глаз и большинства магических средств. Она — один из Даров смерти, поэтому ее свойства уникальны.
Что говорит наука?
«Сделать так, что тебя не увидят проходящие мимо люди, можно уже сегодня», — поясняет Владимир Решетов. И приводит примеры: военные используют маскировку в радиодиапазоне, создавая «самолеты-невидимки», покрытые толстым слоем поглощающей радиоволны краски, подводные лодки обшиты специальной резиной, делающей их невидимыми для ультразвуковых подводных локаторов, при этом активно используются надувные танки и прочие ложные цели, очень похожие во всем спектре электромагнитных излучений на настоящие и тем самым делающие настоящую технику невидимой для противника. Есть подобная маскировка и в природе: так, рыба камбала и хамелеоны удивительно хорошо сливаются с морским дном или окружающим пространством.
Однако создать мантию, которая сделает человека или сооружение невидимым для всех длин волн, пока невозможно.
«Сделать объект невидимым, не уничтожив его, практически невозможно, — поясняет физик. — Он будет оставлять хотя бы гравитационный след и искажать ход световых волн, идущих с направлений, не совпадающих с нашей точкой зрения».
Впрочем, обмануть излучение можно: есть метаматериалы, которые могут «перенаправить» свет в узких диапазонах частот и направлений, например в микроволновой или инфракрасной части спектра. Они заставляют электромагнитные волны огибать объект. Вот только пока не получается проделать тот же фокус с видимым светом. Исчезает эффект маскировки и при движении объекта или человека.
А можно ли «увидеть невидимое»? И вот здесь наука действительно преуспела.
«Оптические методы позволяют увидеть очень много всего невидимого — вплоть до отдельных люминесцирующих молекул», — говорит Владимир Решетов.
Рентгеновские сканеры в аэропортах «видят» сквозь металлические коробки и корпус чемоданов, а системы радиационного контроля засекают даже слабые следы опасных и делящихся материалов.
«То, что невидимо глазу, но легко засекается приборами, — это радиация. И ее спрятать очень сложно», — добавляет наш эксперт.
Что же в итоге? Полной невидимости для человека, как у Гарри, в нашем распоряжении пока нет, даже у военных. Но частичная маскировка уже работает — в отдельных спектрах, с помощью камуфляжа или «живых экранов» и «прозрачных» смартфонов, которые через камеру почти бесшовно проецируют изображение, находящееся за ними.
Трансфигурация: превратить чашку в мышь? Почти, но не совсем
Что было в книге?
На уроках трансфигурации ученики превращают предметы в живых существ (например, чашку в мышь) и наоборот (животных превращали в кубки) или меняют свойства объектов (спичку в иголку).
Что говорит наука?
С точки зрения физики трансфигурация — это изменение структуры объектов на уровне атомов.
«Мы трансфигурацией занимаемся на каждом шагу, — смеется Владимир Решетов. — Когда вы чай завариваете, вы превращаете одни вещества в другие».
Но если речь о превращении одного химического элемента в другой, то это уже ядерная реакция. В реакторах уран превращается в плутоний, а в ускорителях ученые создают новые, «тяжелые» изотопы из химических элементов «полегче».
«Был один металл — стал другой металл, поменялись свойства. Это явная трансфигурация», — объясняет эксперт.
Однако создать из чашки живую мышь современной науке не по силам. По двум причинам. Во-первых, для этого нужно перестроить в «изменяемом» объекте все атомы и молекулы, а это колоссальная энергия и сложность. Во-вторых, жизнь — это ведь не просто набор атомов, но и информация, закодированная в ДНК, записанная в нейронах и полученная на опыте. Что может поведать полевой мыши фарфоровая чашка? Она уж точно не запомнит, где в кладовой хранят сыр.
«Мы можем превратить одно вещество в другое, но создать сложную биологическую структуру из неорганического предмета — это пока за пределами возможностей науки, и с этой задачей прекрасно справляется жизнь», — говорит Решетов.
А что с телепортацией? Ведь это тоже своего рода трансфигурация в двух разных точках пространства. Многие хотели бы телепортироваться на работу в офис, на производство или в исследовательский институт, а потом мгновенно возвращаться домой. Возможно ли это в принципе?
Профессор Решетов поясняет, что экспериментально уже подтверждено: можно перенести квантовое состояние одной частицы на другую частицу. То есть телепортация не запрещена законами природы.
Однако клонирование квантовая механика запрещает, и создать второго себя принципиально невозможно.«Мы можем уничтожить объект здесь и воссоздать его там, передав при этом полную информацию о состоянии всех частиц одного объекта другому». Только для человека это технически, скорее всего, не станет возможным никогда — слишком много данных придется переносить, да и создать запутанное квантовомеханическое состояние с живым и теплым объектом просто невозможно.
Что в итоге? Превращать химические элементы друг в друга мы научились. В России научные школы ядерной физики развиты особенно хорошо, даже молодежь управляет реакторами. Но превращать неживое в живое — невозможно. А вот химические реакции (заварка чая, горение и прочие «эксперименты») — это вполне себе трансфигурация в бытовом смысле.
Омут памяти: записать воспоминания и посмотреть их уже можно (ну почти)
Что было в книге?
Дамблдор и Северус Снегг хранят воспоминания в чаше с жидкостью. Гарри может «нырять» в чужие мысли и воспоминания, может видеть их, будто оказывается внутри фильма.
Что говорит наука?
«Можно ли записывать воспоминания и потом их воспроизводить? Понятно, что можно», — говорит Владимир Решетов. Но тут же уточняет: современные нейроинтерфейсы уже могут считывать сигналы мозга и интерпретировать их, правда, пока в очень простых задачах. Получившие первые такие устройства пациенты осваивают движения курсором мыши на экране или роборукой.
Но главная проблема — мы пока не знаем, как именно мозг хранит воспоминания, представляем только в общих чертах, и уж тем более мы пока не научились погружать другого человека в свои памятные события.
Профессор Решетов поясняет: кора головного мозга человека содержит около 5 млн групп нейронов, каждая из которых отвечает за какое-то понятие (мама, ложка, свобода, яма, самолет и так далее). Связей между ними — миллиарды.
«В этих 5 млн групп понятий я живу, — рассуждает он. — Я могу генерировать миллиарды слов, но не смогу вспомнить подряд даже 5000 разных слов». Запись памяти — это не запись файла, это реконструкция работы нейронов, которые у каждого человека сформировались под влиянием уникальных событий, впечатлений и ощущений. Даже будучи в одном и том же месте и в одних и тех же обстоятельствах, каждый человек будто бы фиксирует свой кусок пазла и у него возникнет своя цепочка ассоциативных связей.
Тем не менее ученые уже могут по активности мозга определять, что участник научного или медицинского исследования видит или о чем он думает.
«Язык описывает все многообразие мира, в том числе переживания, любовь, весь спектр чувств, — считает Владимир Решетов. — И если мы хотим сохранить память, мы должны ее записать». Сам он «сохраняет воспоминания» в своих социальных сетях: «Через три года я листаю посты и вспоминаю, что было. Жена вспоминает одно, дочь — другое, а я читаю и вспоминаю третье».
Что же в итоге? Технологий, позволяющих извлечь воспоминание в нашей голове как цельный видеоролик с запахами и звуками, нет. Но считывание активности мозга и воспроизведение образов «из него» — уже реальность. Полноценный «омут памяти» остается уделом будущего.
Волшебные портреты: оживление картинок — уже обыденность
Что было в книге?
Существа на портретах, висящих на стенах Хогвартса, двигаются, разговаривают, переходят из рамы в раму и даже дают советы.
Что говорит наука?
«Сегодня мы в любом браузере можем оживлять фотографию, заставлять людей танцевать и делать все, что нам угодно», — рассказывает Владимир Решетов. Генеративные нейросети, синтезаторы речи не только с акцентами, но и с особенностями разных культур, дипфейки — реальность XXI века. Любой может создать анимированное изображение человека, который естественно двигается и говорит голосом, сгенерированным ИИ.
Решетов приводит пример из жизни: на свадьбе его дочери мама жениха собрала детские фотографии молодоженов и создала из них целый фильм о том, как пара двигалась по жизни навстречу друг другу. «В финальной сцене они на серфах летят по волнам и встречаются в океане жизни, — поделился профессор. — Мы уже сегодня может творить чудеса, просто взяв в качестве исходника несколько изображений».
Но можно ли сделать так, чтобы портрет взаимодействовал с нами, как герои в Хогвартсе? Технически — да: современные чат-боты с голосовым интерфейсом могут вести диалог от лица исторического персонажа, если загрузить в нейросеть его биографию и манеру речи.
«Роулинг предвидела это, — считает физик. — Сегодня любой человек может стать «живым» на фото». Но, как и в случае с дипфейками, в процессе общения могут возникать сбои, выдающие искусственное происхождение такого «общения». Впрочем, скорее всего, со временем все это исправят.
Что же в итоге? Разговаривающие и двигающиеся портреты — это уже не магия, а «обычный» ИИ. Любой смартфон позволяет создать анимированное фото или видео с синтезированным голосом, гораздо интереснее другое — когда эти «зверушки» смогут давать действительно дельные советы, а не просто поддакивать пользователю.
Маховик времени: переноситься в будущее будет возможно, в прошлое — нет
Что было в книге?
Гермиона использует маховик времени, чтобы перенестись на несколько часов назад и посещать дополнительные занятия.
Что говорит наука?
Профессор Решетов сразу обращается к теории относительности Эйнштейна.
«Путешествие в будущее — это реально, — поясняет ученый. — Если вы разгонитесь до субсветовой скорости или попадете в сильное гравитационное поле, время для вас замедлится». Это подтверждено экспериментами: часы на спутниках идут быстрее, чем на Земле, поскольку там меньше гравитация.
А вот путешествие в прошлое осуществить гораздо сложнее. «Общая теория относительности допускает замкнутые временеподобные кривые (так называемые кротовые норы), но для их создания нужна экзотическая материя с отрицательной энергией, — рассказывает физик. — И даже если они существуют, то, как показывают расчеты, вы не сможете изменить прошлое: все произойдет так, как уже случилось, с учетом вашего путешествия во времени».
Решетов отмечает, что Роулинг в «Гарри Поттере» четко соблюдает это правило: «Она использует петли времени, где события уже предопределены. Гарри сам спасает себя от дементоров — это замкнутая петля. С точки зрения физики, путешествия во времени у Роулинг изображены корректно — как разрешено теорией относительности».
А можно ли «отменить» события, которые уже произошли? Профессор Решетов здесь переходит в область философии: технология «сделать бывшее не бывшим» существует в религии как покаяние. Но с научной точки зрения прошлое изменить нельзя — можно только переосмыслить его.
«К слову, мы переписываем прошлое регулярно, — говорит он. — Так, даже у меня есть четкие воспоминания о событиях, которых на самом деле не было. Наш мозг — это не жесткий диск, он постоянно перезаписывает историю нашей жизни».
Что по итогу? Путешествие в будущее — реально, но пока неосуществимо, разве что в наших мыслях. Путешествие в прошлое — теоретически возможно, но с ограничением: вы не сможете ничего там изменить. Маховик времени — пока чистая фантастика, но сама идея замкнутых временных петель не противоречит современным представлениям физики о Вселенной.
Мы все немного волшебники
Книги о Гарри Поттере оказались удивительно пророческими для своего времени. Как, впрочем, и другие произведения писателей-фантастов. Мантия-невидимка уже существует, пусть она и имеет свои недостатки, стелс-технологии используются в реальности. Трансфигурация работает на уровне ядерных реакций, а ожившие портреты — это те же ИИ-аватары. Путешествия во времени не запрещены теорией относительности (по крайней мере, в одну сторону). Омут памяти пока остается мечтой, но, возможно, нейроинтерфейсы когда-то позволят нам окунуться в наши воспоминания в полной мере и, может быть, даже заглянуть в чужие.
«Роулинг очень внимательно изучила доступную литературу и предсказала многие вещи, — заключает Владимир Решетов, большой поклонник книг о «Гарри Поттере». — Но главное — она показала, что магия и наука не так далеки друг от друга. Надо просто уметь смотреть». Хочется верить, что современные ученые и инженеры будущего читали правильные книги и обладают достаточными фантазией и талантами, чтобы еще не одну сказку сделать былью.