Беседы об информатике

Ну что ж, попробуем порассуждать. Представьте себе на ваш выбор самый что ни на есть вдохновенный, самый что ни на есть творческий процесс. Не вдаваясь в то, как он совершается, мы тем не менее утверждаем, что результатом его будет либо некоторый написанный текст, либо устная речь, которую можно оформить в виде написанного текста, либо некая конструкция, которую всегда можно описать чертежами, либо, наконец, последовательность движений (например, в танце), которую можно зафиксировать с помощью кинопленки. Иначе говоря, результатом любого творческого процесса является документ. А любой документ всегда можно свести к последовательности электрических сигналов. Вы требуете доказательств?

Пожалуйста — телевидение. «Выходом» творческого процесса является последовательность двоичных сигналов. Еще точнее, выход творческого процесса описывается как последовательность двоичных сигналов. Все то же самое относится и ко «входу». Создавая нечто оригинальное, творец использует сведения, почерпнутые им из литературы, из наблюдения картин природы или произведений искусств. При желании этот перечень можно продолжить далеко, но если как следует подумать и к тому же не привлекать к рассуждениям всяческие внутренние голоса, то вывод будет однозначным. Все, что действует «на входе» процесса творчества, хотя бы принципиально, может быть тем или иным способом задокументировано, а значит, превращено в последовательность двоичных сигналов.

К чему сводится любой творческий процесс или, вернемся к более удобному для нас названию, любая задача по переработке информации? К преобразованию одной группы документов в другую группу документов. Следовательно, любая задача по переработке информации описывается средствами функционально полной Булевой алгебры. Нравится нам это или нет, мы вынуждены, как говорят, склониться перед фактом. Иное дело, что сама последовательность применения отдельных операций Булевой алгебры может быть невероятно сложна. Вы еще увидите, как порождаются такие последовательности.

Сделав необходимое отступление, мы теперь уже с полной уверенностью приходим к выводу, что электромеханические реле вполне удовлетворили бы требованиям со стороны создателей ЭВМ, если бы не одно «но». Это «но» — наличие механических контактов, и потому недопустимо малая скорость срабатывания. По соображениям быстродействия, а также по соображениям надежности (все вытерпеть!), о которых речь впереди, от электромеханических реле отказались с первой попытки. Но зато теперь мы точно знаем, что нам нужно. Нам нужен аналог электромеханического реле, лишенный основного недостатка реле — малого быстродействия.

В переполненном трамвае

В отличие от природы, которая для своих целей использует клетки, наполненные жидкостью, мы поищем решение поставленной задачи с помощью твердых тел. Коли уж изобретать что-то новое, зачем возиться с сосудами для хранения жидкостей или газов, если бы нам пришлось их использовать?

Твердое тело без каких-либо там механических перемещений должно либо проводить электрический ток (контакты реле замкнуты), либо не проводить электрический ток (контакты реле разомкнуты). Чтобы придумать нечто этакое, нужно хорошо представлять себе, что такое проводимость и что такое вообще электрический ток.

Обычно говорят, что электрический ток — это движение электронов по проводнику. Но согласитесь, подобное определение сродни утверждению о том, что по утрам солнце поднимается над горизонтом, а по вечерам опускается за горизонт. И в том и в другом случае слова «опускается», «поднимается», «движется» годятся только как удачные метафоры и только тогда, когда вы хорошо понимаете, что на самом деле кроется за этими словами.

Мы не устаем повторять: говорить про электрон, что он находится где-то, то есть имеет местоположение, или движется, то есть меняет свое местоположение на какое-нибудь другое, столь же наивно, как утверждать, что днем не нужно никакого солнца, ведь днем и без того светло. Пора наконец свыкнуться, принять как должное, что здесь не годятся никакие натяжки, никакие приближенные высказывания. Такова природа! Как ни трудно, следует принимать ее такой, какая она есть, а не пытаться растолковать через привычные нам представления то, что мы объяснить пока не в состоянии.

Природа электрона такова, что он по самой своей сути не имеет местоположения, точно так же, например, как чистый воздух, взятый в небольших количествах, не имеет цвета. Когда мы говорим: электрон принадлежит атому водорода, это означает лишь то, что суммарная энергия пары электрон — протон меньше, чем была бы суммарная энергия той же пары в случае, когда электрон не принадлежал бы атому. На языке физики слово «принадлежит» означает: обладает энергией, меньшей, чем в случае «не принадлежит». Только это, и ничего другого.