Хаос. Создание новой науки

Поведение разных систем различно. Нейробиолог, который исследует химические процессы, происходящие в нервных клетках человека, но мало что знает о памяти или восприятии, авиаконструктор, который применяет аэродинамическую трубу для решения задач газовой динамики, но не понимает математику турбулентности, экономист, который анализирует мотивацию покупателя при приобретении того или иного товара, но не способен прогнозировать долгосрочный спрос, – эти и подобные им ученые уверены, что раз компоненты их дисциплин различны, то сложные системы, состоящие из миллиардов этих компонентов, должны отличаться друг от друга.

Теперь все изменилось. За последующие двадцать лет физики, математики, биологи и астрономы выработали альтернативный набор идей: простые системы дают начало сложному поведению, а сложные системы порождают простое поведение. И что самое главное, законы сложности обладают универсальностью, которая ни в коей мере не зависит от особенностей составляющих систему элементов.

На деятельности многих ученых-практиков – физиков, занимавшихся изучением элементарных частиц, неврологов и даже математиков – эта перемена отразилась не сразу. Они продолжали исследования в рамках своих дисциплин. Тем не менее в их умы была заронена идея о существовании феномена хаоса: они знали, что некоторые сложные явления удалось истолковать, а другие внезапно стали нуждаться в переосмыслении. Ученые, которые вглядывались в течение химических реакций, или наблюдали за жизнью насекомых в ходе трехлетнего эксперимента, или моделировали изменения температуры воды в океане, уже не могли, как раньше, игнорировать внезапные колебания или отклонения. Для некоторых это означало лишь дополнительные трудности. Но, будучи прагматиками, ученые прекрасно знали, что на исследования в этой сфере, которую с трудом можно назвать математикой, федеральное правительство и исследовательские центры корпораций готовы ассигновать средства, и все больше и больше специалистов понимали: хаос предлагает новый подход к работе с данными, отложенными в долгий ящик потому, что они выглядели чересчур странными. Все больше и больше ученых ощущали, что обособленность научных дисциплин является препятствием в их работе; один за другим они осознавали, что изучать обособленные от целого части бесполезно. Для них хаос знаменовал конец редукционизма в науке.

Непонимание, неприятие, гнев, одобрение – целая гамма эмоций была выплеснута на тех, кто поддерживал изучение хаоса с самого начала. Джозеф Форд из Технологического института Джорджии вспоминал, как в 1970-х годах, читая лекцию группе специалистов по термодинамике, он упомянул о хаотическом поведении, которое просматривалось в уравнении Дуффинга, хрестоматийной модели простого осциллятора, подверженного трению. Для самого Форда присутствие хаоса в указанном уравнении было весьма любопытным фактом, который не вызывал сомнений, хотя статья о нем была опубликована в журнале PhysicalReviewLettersлишь несколько лет спустя. Но с таким же успехом Форд мог поведать собранию палеонтологов о наличии перьев у динозавров – им было лучше знать.

«Когда я обмолвился об этом, аудитория – господи боже! – буквально взорвалась. Я услышал что-то вроде: „Мой отец изучал это уравнение, дед занимался им, и почему-то они не обнаружили там того, о чем нам рассказываете вы!“ Заявляя, что природа сложна, вы должны быть готовы к сопротивлению. Мне такая враждебность была непонятна»[394].

За окном медленно садилось тусклое зимнее солнце. Форд, уютно расположившись в своем кабинете в Атланте, потягивал содовую из огромной кружки с яркой надписью «Хаос». Его младший коллега Рональд Фокс рассказывал о метаморфозе, приключившейся с ним после покупки компьютера AppleIIдля сына. В то время ни один уважающий себя физик не приобрел бы эту модель для работы. Прослышав о том, что Митчелл Фейгенбаум открыл универсальные законы, управляющие поведением систем обратной связи, Фокс рискнул написать короткую программу, которая позволила бы разглядеть их особенности на дисплее компьютера. В результате он смог увидеть на экране абсолютно все: бифуркации в виде трезубца, устойчивые линии, разветвляющиеся сначала на две, потом на четыре, затем на восемь, появление самого хаоса, а внутри него – поразительный геометрический порядок. «Всю работу Фейгенбаума можно было повторить за пару дней», – отметил Фокс[395]. Компьютерный эксперимент убедил его, как и других, усомнившихся в правоте опубликованных аргументов.