Хаос. Создание новой науки - Джеймс Глик

Даже сегодня словосочетание «теория хаоса» звучит несколько внутренне противоречиво. В 1980-х же невозможно было представить, чтобы слова «теория» и «хаос» принадлежали одному пространству, не говоря уже о том, чтобы они оказались в одном предложении. Когда мои друзья узнали, что я собираю материал для книги о хаосе и это будет иметь отношение к науке, я заметил и насмешливые взгляды, и недоуменно поднятые брови. Сильно позже одна приятельница сказала мне, что сперва она подумала, будто я собираюсь написать о «газе». Как говорится в подзаголовке книги, хаос был новой наукой – странной и чуждо звучащей, волнующей и трудно принимаемой.

Прошедшие двадцать лет внесли коррективы. Идеи хаоса были восприняты и усвоены не только в основном русле науки, но и в культуре в целом. Однако и сейчас многие ученые считают, что наука о хаосе странная и чуждо звучащая, волнующая и трудно принимаемая.

Сегодня все мы по крайней мере что-нибудь слышали о хаосе. «Я все еще не до конца понимаю, что такое хаос», – признается персонаж Лоры Дерн в фильме 1993 года «Парк юрского периода», в ответ на что персонаж Джеффа Голдблюма, который преподносит себя как «хаосиста», объясняет кокетливо: «Хаос имеет дело с непредсказуемостью в сложных системах… Бабочка может взмахнуть крыльями в Пекине, и в Центральном парке, где только что светило солнце, польет дождь». К тому времени эффект бабочки стал уже почти клише из области поп-культуры: он послужил источником вдохновения по меньшей мере двух фильмов, вошел в сборник «Цитаты Барлетта», стал темой музыкального клипа и тысячи сайтов и блогов в интернете. (Меняются лишь названия мест: бабочка может взмахнуть крыльями в Бразилии, Перу, Китае, Калифорнии, Таити и Южной Америке, а дождь/ураган/торнадо/шторм случится в Техасе, Флориде, Нью-Йорке, Небраске, Канзасе и Центральном парке.) После масштабных ураганов 2006 года журнал PhysicsTodayопубликовал статью под названием «Сражаясь с эффектом бабочки», в которой бабочки причудливым образом объединялись в батальоны: «На ум сразу приходят снимки из тренировочных лагерей для террористов „Чешуекрылые“».

Некоторые аспекты хаоса – как правило, разные – были позаимствованы, с одной стороны, современными теоретиками менеджмента, а с другой – теоретиками литературы постмодерна. Оба лагеря нашли применения для фраз вроде «упорядоченный беспорядок», особенно часто встречающихся в названиях диссертаций. Яркие литературные персонажи, такие как Клеопатра у Шекспира, были рассмотрены как «странные аттракторы». То же самое проделывается с графическими моделями поведения финансовых рынков. Тем временем художники, равно как и скульпторы, нашли вдохновение в словах и образах фрактальной геометрии. По моему мнению, самым мощным художественным воплощением этих идей стала пьеса Тома Стоппарда «Аркадия», премьера которой состоялась в Лондоне за несколько месяцев до выхода фильма «Парк юрского периода». В ней также есть персонаж – математик, обнаруживающий хаос вокруг себя. «Странные штуки, – говорит он, – оказываются математикой реального мира». Но Стоппард идет дальше представления об упорядоченном беспорядке и говорит о напряженных взаимоотношениях между формальным английским садом и дикой природой, между классическим и романтическим. В своей книге он управляет голосами, и процитировать его тут – значит поддаться художественному воздействию, но я не могу удержаться. Стоппард передает радостное волнение столь многих молодых ученых на пороге открытия хаоса. Он видит эту открытую дверь и перспективу за ней.

А предметы нормальной величины, из которых и состоит наша жизнь, о которых пишут стихи: облака… нарциссы… водопады… кофе со сливками… – это же жутко интересно, что происходит в чашке с кофе, когда туда наливают сливки! – все это для нас по-прежнему тайна, покрытая мраком. Как небеса для древних греков. Будущее – это беспорядок. Хаос. С тех пор как человек поднялся с четверенек, дверь в будущее приоткрылась раз пять-шесть, не больше. И сейчас настало изумительное время: все, что мы почитали знанием, лопнуло, точно мыльный пузырь[415].

Сегодня дверь открыта шире, чем на маленькую щелочку. Пришло новое поколение ученых, вооруженное более устойчивым набором предположений о том, как устроена природа. Они знают, что сложная динамическая система может вести себя причудливо. И знают, что, когда так происходит, мы по-прежнему можем взглянуть на нее спокойно и измерить ее. Совместная работа представителей разных дисциплин над методологией изучения закономерностей, проявляющихся на разных масштабах, или поведения сетей сегодня если не правило, то по крайней мере уже не исключение.

В общем и целом, пионеры хаоса вышли из глуши и прочно заняли свои места в научном сообществе. Эдварда Лоренца, почетного профессора в Массачусетском технологическом институте, в его девяносто лет по-прежнему видели приходящим в свой офис, расположенный на верхних этажах здания 54, и наблюдающим оттуда за погодой. Митчелл Фейгенбаум получил позицию в Рокфеллеровском университете и создал там лабораторию математической физики. Роберт Мэй стал президентом Лондонского королевского общества и главным научным советником правительства Великобритании и в 2001 году получил титул «Барон Мэй Оксфордский». Что касается Бенуа Мандельброта, в разделе «Биография» на его личной страничке на сайте Йельского университета в 2006 году был представлен список из двадцати четырех премий, наград и медалей, двух орденов, пятнадцати членств в редакционных коллегиях и комитетах, а также множества объектов, носящих его имя, включая именное дерево на Нобелевской аллее в городе Балатонфюред в Венгрии, лабораторию в Китае и астероид.

Принципы, ими открытые, и концепции, ими созданные, продолжили развиваться – начиная с самого слова «хаос». Уже к середине 1980-х оно было определено довольно узко многими учеными, которые использовали его применительно к специальному подмножеству внутри феномена, называемого более общим термином «сложные системы». Проницательные читатели, конечно, могут заметить, что я предпочел более вольное и беспорядочное определение Джо Форда – «динамика, сбросившая наконец оковы порядка и предсказуемости» – и до сих пор предпочитаю. Но все развивается в сторону специализации, и, откровенно говоря, «хаос» сейчас очень специфическое явление. Когда в 2003 году Янир Бар-Ям написал гигантский учебник «Динамика сложных систем», он посвятил явлению хаоса первый же раздел первой главы. («Должен признаться, что первая глава занимает зоо страниц, хорошо?» – предупредил он.) Затем разбираются стохастические процессы, моделирование и симуляции, клеточные автоматы, теория вычислимости и теория информации, масштабирование, ренормализация, фракталы, нейронные сети, сети с аттракторами, однородные системы, неоднородные системы и так далее.

Бар-Ям, сын специалиста по физике элементарных частиц, сам изучал физику конденсированного состояния и стал профессором инженерии в Бостонском университете, но в 1997 году ушел оттуда, чтобы основать Институт сложных систем Новой Англии. Большое влияние на него оказали работы Стивена Вольфрама о клеточных автоматах и Роберта Девани о хаосе. Тогда же он обнаружил, что его интересуют нейронные сети и – он говорит об этом так, как будто не ощущает размах, – природа человеческой цивилизации куда больше, чем полимеры и сверхпроводники. «Размышления о цивилизации, – замечает он, – привели меня к мысли о сложности как некоторой сущности. Как вы сравните цивилизацию с чем-то еще? Похожа ли она на латунь? Или похожа ли она на лягушку? Как вы ответите на этот вопрос? Это то, что движет изучением сложных систем».