Хаос. Создание новой науки

На случай, если вы не знали ответа, цивилизация больше похожа на лягушку, чем на латунь. Начать с того, что она развивается – эволюционные, адаптивные процессы являются неотъемлемой частью замысла и создания чего бы то ни было столь сложного, что оно не может быть успешно разобрано на отдельные составляющие. Социально-экономические системы тоже похожи на экосистемы. На самом деле они и есть экосистемы. С помощью компьютерного моделирования Бар-Ям исследовал, среди прочего, глобальные паттерны этнических конфликтов, пытаясь выделить закономерности смешения разных народов и устройства границ, которые провоцируют конфликты. По своей сути это исследование того, как формируются паттерны. И тот факт, что он вообще может проводить такое исследование, является свидетельством глубокого сдвига, произошедшего в последние два десятилетия, в понимании сообществом того, что считается правомерной научной проблемой. «Позвольте мне показать вам, как этот процесс выглядит на графике», – предлагает Бар-Ям. График представляет собой параболу.

Люди трудятся для того, чтобы собрать урожай фруктов в саду, так? Все красивые фрукты собраны и отнесены на рынок, после чего вы решаете собрать фрукты, которые расположены выше на деревьях. Их немного сложнее достать, и, возможно, они чуть меньше и не такие красивые. Затем вы мастерите лестницы и залезаете на деревья, чтобы достать самые высоковисящие фрукты. А после награждаете людей, которые сделали лестницы.

Когда я закончил исследование, у меня возникло ощущение, будто я обнаружил, что сад окружен живой изгородью, за которой находится еще один сад со множеством деревьев с красивыми фруктами. И вот я сорвал там фрукт, перебираюсь обратно через изгородь и показываю его людям. А они говорят: «Это не фрукт!» Люди оказались неспособны опознать его.

Сегодня процесс коммуникации, как кажется Бар-Яму, стал лучше. Весь спектр научных дисциплин научился сосредотачиваться на понимании сложности, масштабов, закономерностей и связанного с ними коллективного поведения. Это и есть фрукт.

В прежние безрассудные времена исследователи называли хаос третьей революцией века в физических науках, после теории относительности и квантовой механики. Сейчас стало ясно, что хаос неотделим от них. Существует только одна физика.

Фундаментальные уравнения общей теории относительности нелинейны – и, как мы знаем сейчас, это уже является признаком притаившегося хаоса. «Люди не всегда хорошо разбираются в ее методах», – говорит Жанна Левин, астрофизик и космолог из Барнард-колледжа Колумбийского университета. «Теоретическая физика, в частности, построена на понятии фундаментальных симметрий, – замечает она. – По этой причине, я думаю, для нее это был трудный сдвиг парадигмы». Симметрии и группы симметрий имеют тенденцию производить решаемые уравнения, поэтому они так хорошо работают. Когда работают.

Будучи специалистом в теории относительности, Левин имеет дело с самыми масштабными вопросами, какие только существуют. (Например, бесконечна ли Вселенная, или она просто большая? В ее работах выдвигается предположение, что все-таки просто большая – или, если точнее, топологически компактная и многосвязная.) Изучая происхождение Вселенной, Левин обнаружила, что волей-неволей ей приходится иметь дело с хаосом, и пережила сопротивление сообщества.

«Когда я впервые вынесла работу на всеобщий суд, я столкнулась с нездоровой реакцией мощного отторжения, – признается она. – Люди считали, что хаос может иметь отношение к сложным и запутанным физическим системам, но не к чистой, незамысловатой, умозрительной территории фундаментальной физики».

Мы изучали хаос в общей теории относительности и не сталкивались с каким-либо неприятием. Это была совсем крошечная область – проявления хаоса в Большом взрыве, провале в черную дыру или звездных орбитах вокруг нее. Людям это не кажется жутким, но они удивляются тому, что хаос может проявляться в чем-то столь незамысловатом – никаких атомов и прочего хлама, – как чисто релятивистская система.

Астрономы уже обнаружили следы хаоса в буйной активности на поверхности Солнца, щелях в поясе астероидов и распределении галактик. Левин и ее коллеги нашли их также в теории Большого взрыва и в черных дырах. Они полагают, что свет, захваченный черной дырой, может попадать на нестабильные хаотичные орбиты и выходить обратно, делая черную дыру на мгновение видимой. Да, хаос может зажигать черные дыры. «У меня есть рациональные числа, фрактальные множества и разнообразные по-настоящему прекрасные выводы, – говорит Левин. – Поэтому, с одной стороны, люди напуганы, а с другой – заворожены». Она изучает хаос в изогнутом пространстве-времени. Эйнштейн был бы горд.