Расплетая радугу. Наука, заблуждения и потребность изумляться

Если уж зашла речь об очень медленных колебаниях, то недавно в Национальном парке Крюгера в ЮАР я увидел извилистый влажный след, который тянулся вдоль дороги и явно представлял собой некий сложный повторяющийся рисунок. Мой хозяин и великолепный гид объяснил мне, что это моча слона, переживающего период муста. Когда слоны-самцы впадают в это состояние (которое протекает у них очень своеобразно, являясь, вероятно, слоновьим аналогом австралийского понятия walkabout[35]), моча у них начинает течь тонкой струйкой более или менее непрерывно — очевидно, для мечения территории. След от мочи вихлял из стороны в сторону — предположительно, из-за длинного пениса, колебавшегося подобно маятнику (это была бы синусоида, если бы пенис был идеальным маятником, что не соответствует действительности). Эти колебания накладывались на движения с более сложной периодичностью, порождаемые переваливающейся походкой огромного четвероногого животного. Я сфотографировал любопытный слоновий след со смутным намерением подвергнуть его преобразованию Фурье, но, каюсь, руки у меня до этого так и не дошли. Однако теоретически это выполнимо. Сфотографированную дорожку из мочи можно было бы скалькировать на миллиметровку и ввести координаты в компьютер. Тот произвел бы современную версию вычислений Фурье и разложил бы нашу кривую на синусоидальные составляющие. Существуют, конечно, более простые (хотя и не обязательно более безопасные) способы измерить длину слоновьего пениса, но это было бы забавно. Наверняка и самому барону Фурье пришлось бы по душе такое неожиданное применение его математических изысканий. Нет никаких причин, по которым дорожки мочи не могли бы превращаться в окаменелости — окаменевают ведь выбросы земляных червей и отпечатки ног. А значит, в принципе мы могли бы применить анализ Фурье, чтобы вычислить длину пениса вымершего мастодонта или шерстистого мамонта на основании такой косвенной улики, как след мочи в период муста.

Частота колебаний слоновьего пениса намного меньше частоты звуковых колебаний (хотя это и величины близких порядков, если сравнивать их с необычайно высокими частотами света). В природе можно наблюдать колебания и с еще более низкой частотой — процессы, периоды которых измеряются годами или даже миллионами лет. Некоторые из таких процессов — в частности, перепады численности популяций разных животных — были исследованы методами наподобие анализа Фурье. Начиная с 1736 года «Компания Гудзонова залива» хранила записи о количестве шкур, поставляемых ей канадскими охотниками за пушниной. Выдающийся оксфордский эколог Чарльз Элтон (1900–1991), нанятый компанией в качестве консультанта, понял, что эти записи могут послужить источником данных о колебаниях численности американских беляков, рысей и других млекопитающих, являющихся объектами пушного промысла. Значения то возрастают, то падают, создавая причудливое смешение ритмов, которое было подвергнуто тщательному изучению. Среди выявленных повторяющихся циклов особенно выделяются два: один длится около четырех лет, а другой — около одиннадцати. Согласно одной из предложенных гипотез, четырехлетние колебания объясняются тем, что хищники и жертвы влияют, с некоторым запаздыванием, на численность друг друга (избыток жертв приводит к вспышке численности хищников, которые затем почти подчистую съедают популяцию жертв; это, в свою очередь, вызывает среди хищников голод, из-за чего их численность падает, позволяя жертвам вновь расплодиться, и так далее). Что же касается более медленных, одиннадцатилетних колебаний, то, пожалуй, наиболее увлекательное предположение связывает их с колебаниями числа солнечных пятен, которое тоже меняется в рамках цикла, длящегося около одиннадцати лет. Вопрос, каким образом пятна на Солнце влияют на численность животных, остается открытым. Возможно, изменение солнечной активности, отражаясь на погодных условиях, регулирует количество растительной пищи.