Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Основываясь на данной модели, можно сделать целый ряд интересных выводов. Во-первых, перед нами пример так называемого гистерезиса.

Начнем рассмотрение с прежнего положения шарика в одной из верхних долин, точки устойчивого равновесия; пальцы испытуемых движутся параллельно. При увеличении скорости движения шарик в конце концов скатывается в центральную долину — в точку, в которой значение фазы равно нулю; пальцы движутся симметрично. Допустим, теперь скорость движения начнет снижаться, но пальцы по-прежнему будут двигаться симметрично; как бы ни снижалась скорость, спонтанного изменения положения пальцев не происходит, и причины становятся очевидны, стоит лишь взглянуть на нашу схему: шарик не может вернуться ни в одну из верхних долин, спонтанно «выпрыгнув» из центральной, самой глубокой, а потому — естественно — остается в ней. Другими словами, текущее положение шарика (положение пальцев относительно друг друга при одной и той же скорости движения) зависит от предшествующих его положений. При абсолютно одной и той же скорости шарик может находиться как в верхней долине (если мы, начав с небольшой скорости, постепенно увеличиваем ее), так и в нижней, центральной (в том случае, если скорость движения пальцев уменьшается). Этот феномен носит название гистерезис. Для испытуемых это означает два совершенно различных типа движения при одном и том же значении контрольного параметра «скорость движения пальцев».

Когда при деформации ландшафта исчезают верхние долины, мы можем наблюдать еще два важных феномена, предсказанных нами при рассмотрении подобных ландшафтов в пятой главе. Речь идет о критических флуктуациях и критическом замедлении. То есть, вблизи критической точки перехода от параллельного движения к симметричному можно ожидать сильных флуктуаций относительной фазы. Уточним: при больших количествах повторений эксперимента вдали от точки перехода постоянно наблюдается одна и та же фаза; вблизи же этой точки эксперимент каждый раз дает разные результаты. На рис. 10.6 даны результаты, полученные Келсо: график дает наглядное представление о том, насколько сильны флуктуации. Для наблюдения критического замедления, Келсо намеренно сбивал частоту движения пальцев и отмечал, сколько времени потребуется испытуемому для восстановления прежнего ритма движения; при этом скорость изменения частоты метронома, задающей ритм движения пальцев, варьировалась. Таким образом, и в экспериментах Келсо были обнаружены феномены, уже известные синергетике из исследований поведения разных других систем (например лазера); впоследствии результаты этих экспериментов были подтверждены рядом других ученых.

^{Рис. 10.6. По вертикали отложена амплитуда колебаний относительной фазы, по горизонтали — частота движения пальцев}

После этого было проведено еще несколько экспериментов, направленных на изучение паттернов движения; например, исследовалась корреляция между движением локтя и запястья. В высшей степени интересными оказались эксперименты по исследованию корреляции между движениями двух сидящих рядом людей, которые должны были качать ногой симметрично друг другу: при увеличении скорости ноги испытуемых начинали вдруг двигаться параллельно. Количественные измерения показывают, что переход совершается в полном согласии с уравнениями нашей теории (рис. 10.7).

^{Рис. 10.7. Фазовый переход может произойти и при скоординированном движении ног двух испытуемых}