Хаос. Создание новой науки

Работая урывками в лаборатории сверхпроводимости, Шоу пытался закончить свою диссертацию, но все больше времени проводил возле компьютера Systron-Donner. Он уже смог изобразить «портреты» некоторых простых систем в фазовом пространстве – периодических орбит или предельных циклов. Но даже если бы он увидел хаос, воплощенный в странных аттракторах, он, конечно же, не узнал бы его. Впрочем, соответствующие уравнения Лоренца, врученные ему на листе бумаги, казались не сложнее тех, с которыми возился сам Шоу. На то, чтобы подсоединить шнуры и нажать нужные кнопки, ушло всего несколько часов, а спустя пару минут молодой ученый уже понял, что ему не суждено закончить диссертацию по сверхпроводимости

[318].

Он провел несколько ночей в подвальном помещении, наблюдая за зеленой точкой, что мелькала на экране осциллографа, снова и снова вычерчивая характерную для аттрактора Лоренца кривую, похожую на маску совы. Плавные ее контуры, мерцающие и трепещущие одновременно, будто отпечатались на сетчатке, не походя ни на один из когда-либо исследованных Шоу объектов. Казалось, феномен жил своей жизнью, ни разу не повторяя прежние формы и приковывая к себе взгляд, словно подвижный язычок пламени. Неточность аналогового компьютера и невозможность повторения процесса один в один сыграла на руку Шоу, который быстро почувствовал «сильную зависимость от начальных условий», убедившую Лоренца в тщетности долгосрочного прогнозирования погоды. Молодой физик задавал начальные условия, нажимал на кнопку, и появлялся аттрактор. Потом Шоу вновь задавал те же – насколько это было физически возможно – начальные условия, но новая орбита весьма заметно отдалялась от предыдущей, хотя в конечном итоге лежала на том же аттракторе.

В детстве Шоу пытался представить, какой будет наука. Романтическое воображение рисовало ему прорыв в неизведанное, и то исследование, которое он сейчас проводил, наконец оправдывало его ожидания. Экспериментатору иного склада физика низких температур – все это множество огромных магнитов, баллонов с жидким гелием и нониусов – представлялась весьма занятной, но для Шоу то был путь в никуда. Вскоре он перетащил аналоговый компьютер наверх и больше уже не возвращался к феномену сверхпроводимости.

«Все, что вам нужно делать, – это просто нажимать на кнопки, и вы ощутите себя первооткрывателем иного мира. Вам даже не захочется выныривать, чтобы сделать глоток воздуха», – говорил Ральф Абрахам, профессор математики, одним из первых увидевший аттрактор Лоренца в движении[319]

. В прежние славные времена Абрахам работал в Беркли со Стивом Смейлом, так что был одним из немногих ученых в Санта-Крузе, который мог оценить по достоинству важность игрушки Шоу. Первой реакцией ученого было удивление – уж очень быстро мелькали фигуры, – и Шоу пояснил, что смена образов могла быть еще стремительней, не включи он в схему дополнительные конденсаторы. Аттрактор также оказался весьма устойчивым, и даже не вполне точные вычисления с помощью аналоговых схем подтверждали это: повороты и настройка кнопок управления не влекли за собой исчезновение изображения, не превращали его в некую случайность, но поворачивали или изгибали объект, и эти изменения постепенно начинали обретать смысл. «Роберту довелось испытать, как небольшое открытие разом проясняет все загадки, – отмечал Абрахам. – Многие важнейшие понятия – показатель Ляпунова, фрактальная размерность – сами собой придут на ум. Вы увидите это и начнете исследования».

Было ли это наукой? Определенно, компьютерное исследование, чуждое формальным доказательствам, не назовешь математикой, и тут даже сочувствие и поддержка ученых вроде Абрахама не могли изменить ситуацию. Физический факультет также не усматривал особых причин считать увиденное физикой. Однако, чем бы то ни было, оно привлекало внимание. Шоу обычно оставлял дверь своей комнаты открытой, а напротив, через холл, располагался вход на физический факультет, так что поблизости все время толклись люди. И вскоре у Шоу появилась компания.

В коллективе, который называл себя «группой динамических систем» (хотя другие иногда именовали его «Кликой хаоса»), немногословный Шоу стал центром притяжения. Не без доли робости он выдвигал на суд ученой публики собственные идеи. По счастью, его товарищи не испытывали подобных затруднений; зачастую они просто полагались на его видение того, как довести до конца незапланированную программу исследований в непризнанной области науки.