Ритм вселенной. Как из хаоса возникает порядок - Стивен Строгац Страница 68

Здесь можно заметить еще один аспект концептуального единства. Мост Millenium Bridge представлял собой случай синхронизма, наведенного слабой связью через некого посредника. Эта тема, пусть и в неявном виде, проходит сквозной нитью через несколько последних глав. Взаимодействия пешеходов опосредовались вибрациями, которые они наводили в мосту, примерно так же, как маятники Гюйгенса чувствовали друг друга, производя вибрации в доске, с которой они свисали. В случае сверхпроводимости куперовские пары образуются потому, что электроны несколько деформируют пространственную решетку атомов; эта деформация создает между ними слабое притяжение точно так же, как шар для игры в боулинг, катящийся по матрацу, наполненному водой, увлекает за собой, в свой «кильватер», другой такой же шар. Такой же механизм действует даже в массиве переходов Джозефсона, соединенных последовательно друг с другом: переходы взаимодействуют между собой только из-за электрических осцилляций, которые они наводят в нагрузке. Отдельные осцилляторы во всех четырех случаях являются совершенно разными – электроны, маятники, высокотехнологичные приборы, люди, – однако механизм синхронизации во всех случаях остается, по сути, одним и тем же.

Основной момент этого объяснения был подтвержден инженерами компании Ove Arup после нескольких месяцев тщательного тестирования, в котором не только были задействованы огромные установки по созданию механических вибраций, но и проводились управляемые эксперименты с людьми, переходящими другие мосты, а также лабораторные исследования отдельных людей, пытающихся передвигаться, не теряя равновесия, по шатающейся опоре. Самое удивительное, однако, заключается в том, что спустя лишь два дня после закрытия моста Millenium Bridge и еще до начала каких-либо исследований, призванных установить причину неожиданного поведения этого моста, один из читателей лондонской газеты Guardian успел найти правильное объяснение. Четырнадцатого июня 2000 г. в редакцию газеты пришло следующее письмо.

В чем же причина раскачиваний моста?

Среда, 14 июня 2000 г.

Газета Guardian

Проблема моста Millenium Bridge (см. статью «Еще одна “ошибка 2k”?» в выпуске Guardian от 13 июня) связана вовсе не с тем, что пешеходы шагали по мосту в ногу. Она связана с действиями людей, когда они пытаются удержать равновесие при передвижении по шаткой поверхности, и подобна тому, что может произойти, если группа людей, находящихся в небольшой лодке, одновременно встанет на ноги. В том и другом случае может оказаться, что движения, производимые людьми, когда они пытаются удержать равновесие, приводят лишь к усилению раскачиваний опоры, на которой находятся эти люди, и, следовательно, к усугублению опасной ситуации.

Можно ли утверждать, что в результате такого раскачивания «мост никогда не обвалится» и ни при каких обстоятельствах не разрушится? В прошлом нам уже неоднократно приходилось слышать подобные заявления о мостах, и проектировщики данного моста, прежде чем делать подобные заявления, должны уяснить, что проблема, возникшая с этим мостом, не сводится лишь к принципам проектирования мостов.

Внизу письма красовалась подпись автора:

Он не производил впечатления человека, совершившего революцию. Скромный мужчина невысокого роста, в возрасте примерно семидесяти лет и с несколько монотонной речью, Эд Лоренц не только внешностью, но и повадками был похож на типичного провинциала. Увидев его у стойки придорожного кафе где-нибудь в штате Мэн, вы наверняка приняли бы его за фермера. Я часто видел его во время обеда в кафетерии МТИ, что в Мемориале Пола Уолкера. Он входил в кафетерий своей слегка прихрамывающей походкой в сопровождении жены; они держали друг друга за руки, а в свободной руке у каждого из них была трость. Каждый год, когда я приступал к чтению студентам курса лекций по теории хаоса, мы проходили один и тот же ритуал; я настолько привык к нему, что в мельчайших подробностях рисовал его в своем воображении. Итак, я обязательно позвоню профессору Лоренцу и попрошу его прочитать моим студентам вступительную лекцию. Он, конечно же, изумится (между прочим, совершенно искренне) моему предложению и обязательно спросит: «О чем же я буду рассказывать им?» А я обязательно отвечу: «Надеюсь, вы не будете против рассказать им об уравнениях Лоренца?» Он уточнит: «О, вы имеете в виду эту маленькую модель?» [178] А затем – так же предсказуемо, как смена времен года – он появится в аудитории, охваченной благоговением, и расскажет студентам… Нет, вовсе не об уравнениях Лоренца, а о том, над чем он работает сейчас. В конце концов, не так уж важно, о чем именно он будет рассказывать. Присутствующие в аудитории собирались в ней хотя бы для того, чтобы взглянуть на творца современной теории хаоса [179].

«Эта маленькая модель», между прочим, совершила настоящий переворот в науке. В 1963 г., пытаясь уяснить непредсказуемость погоды, Лоренц составил систему из трех дифференциальных уравнений – нелинейных, но вовсе не таких ужасных на вид, какими они обычно бывают. Более того, математику или физику они могли показаться обманчиво простыми, похожими на стандартные примеры, которые можно найти в учебниках. Глядя на них, любой математик или физик мог подумать: «Пожалуй, я смог бы решить эту систему уравнений». Однако в том-то и дело, что не смог бы. Никто не смог бы. Решения уравнений Лоренца вели себя так, как не снилось ни одному математику. Его уравнения генерировали хаос: на первый взгляд, случайное, непредсказуемое поведение, управляемое неслучайными, детерминистскими законами.