Ритм вселенной. Как из хаоса возникает порядок - Стивен Строгац

Проделанная ранее работа над синхронизированным хаосом вселила немалый оптимизм относительно перспектив хаотического шифрования, особенно в физиков, имеющих лишь весьма приблизительное представление о криптографии. В начале 1990-х годов в физических журналах можно было встретить немало статей, заголовки которых будили в читателях надежду на скорое наступление эры «безопасной» связи. Впрочем, специалистам было виднее, как в действительности обстоит дело. С самого начала Эл Оппенгейм предостерегал Куомо и меня от чрезмерной эйфории по поводу достигнутых результатов. «Этот метод ни в коем случае нельзя назвать безопасным, – предупреждал нас Оппенгейм. – Безопасный – значит такой, который невозможно взломать. Нам не известно наверняка, безопасен ли этот метод. Возможно, он обеспечивает какой-то – достаточно невысокий – уровень безопасности, но это, пожалуй, и все, на что он способен. Схемы маскирования взломать не так уж сложно».

Для тех, кто пользуется мобильными телефонами, даже минимальный уровень безопасности является большим благом[196]. Такой уровень безопасности оказался бы вполне достаточным для принцессы Дианы, когда журналисты перехватили разговор с ее любовником Джеймсом Гилби, впоследствии опубликованный под названием Squidgy («Мягкий»). В 1989 г. журналисты перехватили еще более интимный телефонный разговор принца Чарльза с Камиллой Паркер Боулз. Когда Ньют Гингрич обсуждал вместе со своими юристами выдвинутое против него обвинение в нарушении этических норм, их переговоры по мобильной связи были перехвачены и записаны сторонниками Демократической партии с помощью полицейского сканера. Устройства шифрования разговоров по мобильной связи существуют и в наши дни, однако их стоимость составляет несколько сотен долларов. Хаотическое маскирование могло бы оказаться более дешевой альтернативой для борьбы с потенциальными любителями перехватывать информацию, передаваемую по мобильной связи.

Что же касается применения в военной и финансовой сферах, то для этого требуется гораздо более безопасное шифрование. На данный момент методы шифрования, основанные на теории хаоса, оказались обескураживающе слабыми. Кевин Шорт[197], математик из университета штата Нью-Гэмпшир, продемонстрировал, насколько легко взломать практически любой хаотический код из тех, которые предложены на сегодняшний день. Когда он размаскировал лоренцов хаос Куомо и Оппенгейма, полученные им результаты инициировали своего рода «гонку вооружений» между специалистами, занимавшимися проблемами нелинейности, которые пытались разработать еще более сложные системы шифрования информации. Однако в конечном счете победа осталась за взломщиками кодов.

Одной из самых многообещающих разработок стал проект 1998 г. Его авторами были Грегори Ванвиггерен и Раджаршри Рой, физики из Технологического института штата Джорджия. Они провели первую экспериментальную демонстрацию хаотической связи[198], реализованной с помощью лазеров и волоконно-оптической линии связи, вместо обычных электронных генераторов сигналов и проводных линий связи. В оптической системе связи Ванвиггерена и Роя хаотические волны света служили носителями скрытых в них сообщений, передавая информацию от одного лазера к другому со скоростью 150 миллионов бит в секунду, то есть в тысячи раз быстрее, чем передают информацию обычные электронные устройства. При этом не существует каких-либо препятствий, по крайней мере на теоретическом уровне, для достижения еще больших скоростей.

Еще одно преимущество передачи информации с помощью хаотических лазеров заключается в том, что генерируемый ими хаос оказывается гораздо более сложным, что существенно усложняет взлом кодов. Степень сложности определяется числом, которое получило название «размерности странного аттрактора»[199] и представляет собой естественное обобщение обычной концепции размерности пространства. Однако в отличие от прямой линии (одномерный случай) или плоскости (двумерный случай), размерность странного аттрактора обычно представляет собой дробное число. Например, лоренцов аттрактор состоит из бесконечно большого числа двумерных (плоских) листов, из чего следует, что он обладает бесконечно большой поверхностью, но не имеет объема. Как бы загадочно это ни звучало, он представляет собой нечто большее, чем поверхность, но вместе с тем нечто меньшее, чем объемное тело, а его размерность, соответственно, больше 2, но меньше 3. Для волоконно-оптических систем передачи информации Ванвиггерена и Роя, построенных на основе лазеров, легированных эрбием, размерность странного аттрактора неизвестна, но почти наверняка она представляет собой дробное число и, что еще важнее, она огромна. Вполне вероятно, что она является числом, не меньшим 50, то есть соответствует чрезвычайно сложной форме хаоса. Остается лишь убедиться в том, что эта новая форма кодирования окажется более безопасной, чем ее предшественники.

Если же оставить в стороне шифрование, то наиболее важное значение синхронизированного хаоса для нас может заключаться в том, как он углубил наше понимание синхронизма как такового. Теперь синхронизм уже не будет ассоциироваться у нас лишь с ритмичностью, цикличностью и повторяемостью. Синхронизированный хаос поставил нас лицом к лицу с совершенно новым видом порядка во Вселенной или, по крайней мере, с порядком, который не встречался нам ранее: некой формой преходящего артистизма, который, как нам когда-то казалось, присущ лишь человеку. Это свидетельствует о том, что синхронизм представляет собой еще более распространенное и еще более утонченное явление, чем нам когда-то казалось.