По образу и подобию

В. Чавчанидзе применил к проблеме перекрытия общие принципы моделирования сложного физического процесса, над уяснением которых он работал в ту пору и продолжает работать по сей день. Прежде всего сложный процесс надо расчленить на элементарные акты, промежуточные явления. Их легче описать, для них легче найти статистико-вероятностные закономерности.

В Тбилиси строили модель перекрытия, но не изготовляли миниатюрных понтонных мостов и канатных линий с вагонетками, копируя те, что предусматривались планом строительства. Все это заменяли числа — «Потому что все оттенки смысла умное число передает», — как отметил когда-то поэт Николай Гумилев.

Но чтобы передать «оттенки смысла», надо их знать.

Прежде всего нужно знать все о камнях, которыми будут засыпать проран. Впрочем, расчет ведь тут не самоцель, — если это «все» нас не удовлетворит, можно затребовать другие камни, другой формы и веса. Это тем проще, что для начала и то и другое выбирали не на берегах Волги, а на берегах Куры — в Тбилиси. Выбирали, разумеется, на бумаге — приняли, что камни будут весить максимум 400 и минимум 50 килограммов. Конечно, только бумагой, чернилами и счетными машинами здесь не обойтись. Для построения модели требуется и постановка опытов. Ведь нужно узнать некоторые из возможных практически траекторий камней при падении в воду. Эту часть работы провели, по просьбе грузинских кибернетиков, на Волге. Камни покрывали люминесцентной светящейся краской и бросали в воду, фотографируя их полет и погружение. Так были выяснены вероятностные закономерности положения камня в полете, при входе в воду и при опускании на дно. В конкретном опыте, однако, можно узнать судьбу десятков и сотен камней. А ведь нам, чтобы выбрать лучший порядок перекрытия, важно выяснить участь всех каменных глыб. Что же, остальную, бóльшую часть эксперимента можно провести на бумаге. Ведь уже говорилось, что статистико-вероятностную модель можно испытывать вместо ее объекта.

Из таблиц случайных чисел берут число — оно и принимается за вес камня. Вес случайный, но в пределах между заранее выбранными максимумом и минимумом веса. Траектория падения и погружения камня зависит и от его веса и от случайных условий. Берется одна из возможных для камня такого веса траекторий, а какая именно — это опять решается с помощью случайного числа. Снос камня по дну опять-таки зависит от веса. Но — и не только. Здесь повторяется тот же прием, что и с траекторией. И вот, наконец, сброшенный в воду камень нашел свое место на дне и успокоился. Его место помечают на карте дна и продолжают работу. Можно приниматься за расчеты, связанные со следующими за ним собратьями.

Расчеты показывают, что камни такого-то веса слишком широко раскатываются по дну; значит, их уйдет на перекрытие слишком много, а само перекрытие затянется. Что же, такую группу камней можно просто выкинуть — сейчас ведь для этого достаточно зачеркнуть несколько цифр на бумажном листе. Моделирование проводится заблаговременно, камни еще предстоит «заказывать». Главная задача моделирования в том и состоит, чтобы найти нужные размеры и тип камней и определить лучшие способы их «укладки».

Итак, первый слой камней уложен на дно прорана. Теперь начинается расчет второго слоя. Впрочем, и здесь, по существу, расчет заменяет сам процесс, потому что цифры повторяют заранее реальную будущую судьбу каждого камня. (Чем не предсказание будущего? Впрочем, ведь и чертеж еще не построенной машины тоже ее предсказание!) Словом, моделирование приостанавливается тогда, когда по карте видно, что проран перекрыт, гребень наброски выходит из воды по всей его ширине.

Теперь нужно выяснить, сколько материала и времени ушло на наброску. Подсчитать это не так уж сложно, а результат сразу скажет, правильно ли был выбран метод засыпки. Ведь с самого начала был примерно известен оптимальный, лучший (здесь — минимальный) объем и вес перекрытия, и с самого же начала строители поставили перед кибернетиками задачу — найти возможность перекрыть реку в течение одного дня. Если требования не удовлетворены, надо изменить границы веса камней или порядок засыпки их и просчитать все заново, с самого начала, пока не будет достигнут нужный результат. А метод, которым он был получен в модели, — готовый рецепт для строителей.

Вот возможный его образец: вниз должны лечь бетонные тетраэдры (пирамиды). Пирамиды и камни надо начать сбрасывать с середины моста и канатных дорог, а уже затем (на таком-то часу перекрытия) делать это и по краям.