Безумные идеи. Как не упустить кажущиеся бредовыми идеи, способные выигрывать войны, искоренять болезни и менять целые отрасли

Если характеристики транспортного потока пересекут линию перехода в направлении либо повышения плотности автомобилей (2), либо увеличения их скорости (3), мелкие задержки начнут экспоненциально перерастать в заторы. Штриховая линия перехода направлена вверх и вправо, потому что тормозной путь становится длиннее по мере роста скорости, а это значит, что в таком случае необходимо увеличивать расстояние между машинами во избежание пробок.

Инженеры, занимающиеся организацией дорожного движения, используют эти факторы для конструирования более совершенных дорог. Ограничение скорости движения в условиях плотного транспортного потока может показаться противоречащим здравому смыслу, однако при этом снижается вероятность мелких задержек, способных вызвать затор (эта мера сдвигает поток с точки 3 в направлении точки 1). На некоторых автострадах применяются меры по ограничению въезда на них с прилегающих дорог, когда плотность движения приближается к линии фазового перехода. С помощью запрещающих сигналов временно ограничивается приток новых автомобилей на автостраду, что позволяет отодвинуть плотность потока от порогового значения. Практика запрета обгонов для грузовых автомобилей снижает скопление легковых автомобилей за ними. Такие скопления временно повышают плотность потока и могут привести к переходу от беспрепятственного движения к затору. Исследования, проведенные на немецких автобанах, показывают эффективность этой меры. Она улучшает параметры движения легковых автомобилей, хотя при этом незначительно снижается средняя скорость грузовиков.

* * *

Наука о фазовых переходах, как можно заметить на примере с дорожным движением, вышла далеко за рамки обычного академического любопытства. Выявление контрольных параметров помогает нам управлять переходами. А это именно то, чем нам надо заниматься по отношению к командам и компаниям. Мы должны определять, что необходимо предпринять, чтобы наладить правильное отношение к безумным идеям в коллективе.

Некоторые из самых креативных идей по изменению контрольных параметров, как мы еще увидим, рождаются на стыке систем, казалось бы, не связанных друг с другом, но относящихся к той же категории фазовых переходов.

Описанный выше переход от твердого состояния к жидкому (будь то реальное вещество или шарики в поддоне для яиц) подпадает под категорию переходов, нарушающих симметрию. Жидкое вещество обладает симметрией в том смысле, что оно выглядит одинаково с любого ракурса (так называемая симметрия вращения). О твердом веществе этого сказать нельзя. Переход к нему означает нарушение симметрии вращения. Дело в том, что если взглянуть на молекулу по направлению оси Х, а затем сместить угол зрения на 5–10 градусов, то увиденное будет отличаться друг от друга. Более десятка Нобелевских премий было присуждено за открытия, в основе которых лежит этот самый принцип фазовых переходов, нарушающих симметрию.

Внезапные изменения в дорожном движении относятся ко второй категории фазовых переходов, которые носят название динамической нестабильности. Изменения контрольных параметров трансформируют один вид движения (беспрепятственный поток транспорта) в другой (затор), повышая чувствительность системы к малейшим нарушениям (кратковременное торможение). Динамическая нестабильность встречается также в жидкостях и газах. Их движение также может проходить гладко до того момента, пока скорость не превысит определенный критический порог. После этого оно приобретает турбулентный характер.

Хамфри Богарт демонстрирует переход от сплошного потока дыма к турбулентному

Представьте, к примеру, лодку, медленно плывущую по реке. Вода спокойно расступается перед ее носом, но за кормой, где ей нужно быстро заполнить освободившееся пространство, образуется хаотичная турбулентная кильватерная струя. Или представьте дым сигареты в неподвижном воздухе. Как видно на рисунке внизу, струя дыма от сигареты Хамфри Богарта уже через несколько сантиметров начинает распадаться. Поначалу дым образует сплошной поток, но по мере того, как его частицы приобретают дополнительную скорость (их ускоряет горячий воздух, поднимающийся от кончика сигареты), внезапно переходит в турбулентные вихри. И вода вокруг лодки, и дым сигареты служат примерами перехода к турбулентности. Поскольку турбулентность тесно связана с силами сопротивления, понимание этой разновидности переходов помогает нам конструировать более совершенные корабли, самолеты и даже мячи для гольфа (поверхность мяча усеяна небольшими углублениями, позволяющими, благодаря снижающей сопротивление легкой турбулентности около поверхности, современному мячу для гольфа после хорошего удара улететь более чем на 400 ярдов, в то время как мяч с гладкой поверхностью едва одолеет половину этой дистанции).

* * *