Хаос. Создание новой науки

В декабре 1977 года Шоу отправился на первый семинар, посвященный хаосу и проходивший в Нью-Йоркской академии наук[331]. Профессор, руководивший работой Шоу, когда тот еще писал диссертацию по сверхпроводимости, оплатил ему проезд, и Роберт, не смущаясь отсутствием приглашения, прибыл вживую послушать доклады ученых, которых знал только по публикациям. Давид Рюэль, Роберт Мэй, Джеймс Йорк – молодому физику эти люди внушали благоговейный трепет. Как, впрочем, и плата за номер в отеле «Барбизон» – целых тридцать пять долларов! Астрономическая для него сумма. Слушая доклады, он мучился противоречивыми чувствами. С одной стороны, было ясно, что, сам того не ведая, он двигался по уже детально изученной территории, а с другой – что-то подсказывало Шоу: он способен вынести на обсуждение новую важную идею. Он привез незаконченный вариант своей статьи о теории информации, написанный от руки и подколотый в скоросшиватель черновик. Попытки найти пишущую машинку – сначала в гостинице, а затем в местных ремонтных мастерских – успеха не имели. Шоу был вынужден увезти работу назад. Уже потом, когда друзья начали расспрашивать о деталях поездки, он поведал, что кульминацией встречи стал ужин в честь Эдварда Лоренца, который наконец удостоился всеобщего признания, столь долго обходившего его стороной. Когда знаменитый ученый вошел в комнату, робко держа под руку жену, все присутствующие, встав со своих мест, приветствовали его аплодисментами

[332]. Шоу был поражен тем, насколько перепуганным при этом выглядел виновник торжества.

Несколькими неделями позже, во время поездки в штат Мэн, где у его родителей был дачный домик, Шоу все-таки отправил статью на конкурс Жако[333]

. Новогодние праздники уже миновали, но начальник местной почты великодушно проставил на конверте более раннюю дату. Очерк – смесь эзотерической математики и умозрительной философии, которую иллюстрировали похожие на кадры мультфильмов рисунки Криса Шоу, брата Роберта, – был удостоен похвального отзыва. Шоу получил достаточную сумму наличными, чтобы оплатить путешествие в Париж, где он мог получить награду. Достижение было скромным, но пришлось очень кстати, поскольку отношения группы динамических систем с факультетом становились все более натянутыми. Молодые ученые отчаянно нуждались в любых проявлениях доверия извне, какие только могли снискать. Фармер забросил свою астрофизику, Паккард покинул нивы статистической механики, а Крачфилд все еще не был готов к тому, чтобы сделаться аспирантом. На факультете чувствовали, что ситуация выходит из-под контроля.

Статья «Странные аттракторы: хаотическое поведение и поток информации» распространилась тогда в препринтном издании, тираж которого достиг почти тысячи экземпляров. Это была первая старательная попытка соединить теорию информации и хаос.

Шоу представил некоторые предположения классической механики в новом свете. Энергия в природе существует как бы на двух уровнях: в макромире, будничные объекты которого могут быть измерены и всесторонне описаны, и в микромире, где неисчислимое количество атомов находится в хаотическом движении, которое можно характеризовать только их средней скоростью, проявляющейся в макромире как температура. По замечанию Шоу, суммарная энергия микромасштабов может перевесить энергию макромасштабов, но в классических системах тепловое движение атомов не рассматривают, считая его изолированным и непригодным для расчетов. Таким образом, разные масштабы не сообщаются друг с другом, и, по словам Шоу, «совсем необязательно знать температуру, чтобы решить задачу из классической механики». Но все же, с его точки зрения, хаотические и близкие к ним системы преодолевают разрыв между макромасштабами и микромасштабами. Хаос порождается информацией.

Можно представить себе течение воды, огибающей препятствие. Как известно любому ученому, занимающемуся гидродинамикой, и каждому любителю гребли на каноэ, если поток движется достаточно быстро, то ниже по течению образуются водовороты. При определенной скорости завихрения остаются на месте, но если скорость увеличивается, то они начинают перемещаться. Экспериментатор может получать данные из такой системы различными методами, например, использовать детекторы скорости и другие устройства. Но почему бы не попробовать самое простое? Выбрав точку, расположенную ниже препятствия по течению, через одинаковые временные интервалы можно наблюдать, где относительно этой точки находится завихрение – справа или слева.

Если завихрение не двигается, поток данных будет иметь следующий вид: слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева – слева… По истечении некоторого времени наблюдатель начинает понимать, что новые биты данных ничего нового о системе не сообщают.