«Все страньше и страньше»
XX век вошел в историю как столетие великих трагедий и достижений. С одной стороны, две мировые войны, Холокост и введение в международное право термина «геноцид», применение ядерного оружия. С другой — полеты в космос, общая теория относительности, изобретение антибиотиков, а также создание вакцин от гриппа, полиомиелита и туберкулеза. В книге «Все страньше и страньше. Как теория относительности, рок-н-ролл и научная фантастика определили XX век» (издательство «Individuum»), переведенной на русский язык Николаем Мезиным, историк и журналист Джон Хиггс рассказывает, какие события и идеи прошлого столетия определили направление развития человечества в XXI веке. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным открытию фракталов — воплощения упорядоченного хаоса.
Польский математик Бенуа Мандельброт был человеком с круглым добродушным лицом и детским любопытством. Ему все было чрезвычайно интересно. Он родился в семье варшавских евреев, которые, предвидя нашествие нацистов, бежали во Францию, а затем в Америку. В 1958 году Бенуа пришел на работу в научный центр Томаса Уотсона при компании IBM в Нью-Йорке, чтобы заниматься там теоретическими исследованиями. Эта позиция позволяла ему следовать за своим любопытством, куда бы оно ни завело.
В 1979 году Бенуа запустил в компьютер короткое уравнение. Как и Лоренцева модель водяного колеса, уравнение Мандельброта было исключительно простым. Чуть больше, чем просто умножение и сложение, — задача, которой могли бы заняться математики любой эпохи. Однако никто ею не занялся, потому что уравнение было итерационным, его нужно было решить миллионы раз. Полученный ответ подставлялся в исходное условие, и уравнение решалось снова, и снова, и снова. Потому-то Мандельброту и понадобился компьютер. Даже самые слабые из первых ЭВМ легко могли повторить простые вычисления столько раз, сколько потребуется.
Мандельброт решил графически отобразить свое уравнение и выполнил те же итерационные вычисления для каждого пикселя на дисплее компьютера. Возможных результатов было два. Либо число непрерывно уменьшается и стремится к нулю — тогда Мандельброт закрашивал пиксель черным. Либо число возрастало и устремлялось к бесконечности, тогда пиксель был цветным. А выбор цвета зависел от того, с ка кой скоростью это число увеличивалось. Множество чисел, составивших этот график, сегодня известно как множество Мандельброта.
В результате, когда уравнение заняло весь экран, вышла симпатичная черная клякса с пестрой бахромой по краям. Не окружность в строгом смысле слова, но достаточно округлое пятно. По форме напоминающее что-то среднее между божьей коровкой и персиком или лежащего на боку снеговика. Этой фигуры никто прежде не видел, и все же она казалась странно знакомой.
Но самое интересное началось, когда Мандельброт принялся разглядывать края.
Края фигуры не были ровными. Они были бессистемно рваными, иногда линия вспучивалась, образуя на границе основного пятна еще один округлый пузырь. Увеличение должно было уточнить очертания пятна, но на деле только показывало новые и новые детали. Чем сильнее Мандельброт приближал изображение, тем больше их появлялось. Завихрения, подобные слоновьим хоботам, ответвления, похожие на ветки папоротника или листья. Углубляться можно было сколько угодно, узоры не заканчивались. Попадались даже миниатюрные «зародыши» большой фигуры, скрытые глубоко в ее «складках». Но формы никогда не повторялись в точности. Это был всегда новый узор.