«Хаос. Создание новой науки»
В 1961 году метеоролог Эдвард Лоренц, упражняясь в предсказании погоды, обнаружил, что едва заметные изменения в первоначальном состоянии системы могут обернуться масштабными последствиями. Открытие «эффекта бабочки» привело к тому, что через несколько лет Лоренц обнаружил себя в компании людей, которые занимаются изучением хаоса. Формирование облаков, турбулентность морских течений, скачки в популяции животных и растений — «хаотики» выяснили, что определённые закономерности в подобных процессах все-таки есть, и они поддаются математическому описанию. Непосредственным свидетелем того, как теория хаоса становится из маргинального увлечения отдельных учёных самостоятельной дисциплиной, был научный журналист Джеймс Глик. В конце 80-х он написал об этом книгу «Хаос. Создание новой науки» (издательство «Corpus»). В России выходит ее переиздание в переводе Михаила Нахмансона и Екатерины Барашковой. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, который посвящен возвращению в науку понятия самоподобия, фрактальной геометрии и тому, как все это привело к изучению хаоса.
Книга опубликована в рамках издательской программы Политехнического музея и входит в серию «Книги Политеха».
Мысль о самоподобии, о том, что великое может быть вложено в малое, издавна греет человеческую душу — особенно души западных философов. По представлениям Лейбница, капля воды содержит в себе весь блистающий разноцветьем мир, включая и другие капли и живущие в них другие вселенные. «Увидеть мир в песчинке» — призывал Блейк, и некоторые ученые пытались следовать его завету. Первые исследователи семенной жидкости склонны были видеть в каждом сперматозоиде своего рода гомункулуса, то есть крошечного, но уже полностью сформировавшегося человечка.
Однако в качестве научного принципа самоподобие выглядело весьма бледно по довольно простой причине: оно расходилось с реальными фактами. Сперматозоиды вовсе не являются уменьшенной копией человека, будучи гораздо более интересными элементами, а процесс онтогенеза несравненно сложнее тривиального увеличения. Первоначальное представление о самоподобии как организующем принципе происходило из ограниченных знаний человека о масштабах. Как представить чересчур огромное и слишком крошечное, стремительное и замедленное, если не распространить на него уже известное?
Подобные представления бытовали до тех пор, пока человек не вооружился телескопами и микроскопами. Сделав первые открытия, ученые поняли, что каждое изменение масштаба обнаруживает новые феномены и новые типы поведения. Современные специалисты в области физики элементарных частиц не видели этому конца: каждый новый, более мощный ускоритель расширял поле зрения исследователей, делая доступными все более мелкие частицы и более краткие временные промежутки, и каждое такое расширение давало новую информацию.
На первый взгляд, идея постоянства при изменяющихся масштабах малопродуктивна, отчасти потому, что один из основных научных методов — редукционизм — предписывает разбирать предмет исследования на составляющие и изучать мельчайшие частицы. Специалисты, разъединяя объекты, рассматривают их элементы порознь. Намереваясь изучить взаимодействие субатомных частиц, они исследуют две или три, что уже довольно сложно. Однако самоподобие проявляется на гораздо более высоких уровнях сложного, когда речь заходит о том, чтобы посмотреть на целое.