Хаос. Создание новой науки

Не одно поколение психиатров билось над тем, чтобы дать определение шизофрении и классифицировать больных ею, однако описать эту болезнь оказалось почти таким же трудным делом, как и лечить ее. Большинство симптомов недуга проявляется в мышлении и поведении пациентов. Впрочем, начиная с 1908 года ученые уже знали о физическом признаке болезни, который беспокоил не только самих заболевших, но и их родственников: когда больные пытаются проследить за медленно раскачивающимся маятником, их глаза не способны следовать за его плавным движением. Человеческий глаз – удивительно проворный инструмент; здоровый человек бессознательно удерживает в поле зрения перемещающиеся предметы, и все движущиеся изображения оставляют неподвижный отпечаток на сетчатке глаза. Но взгляд больного шизофренией беспорядочно скачет, то опережая цель, то не доходя до нее; его застит дымка посторонних движений. Почему такое происходит – неизвестно.

Физиологи за много лет собрали огромное количество информации и составили на ее основе таблицы и графики, демонстрирующие примеры неупорядоченного движения глаз. Они предположили, что подобная неустойчивость порождается флуктуациями сигналов центральной нервной системы, которые управляют глазными мышцами. Шум «на входе» приводит к шуму «на выходе», и, возможно, какие-то случайные помехи, поражающие мозг больного, таким образом проявляются в движениях глаз. Губерман, будучи физиком, сделал иное допущение и построил небольшую модель.

Он самым приблизительным образом представил механику человеческого глаза и записал уравнение, которое включало в себя амплитуду колебаний маятника и их частоту, а еще инерцию глаза и своего рода трение – торможение. В уравнении присутствовал также специальный коэффициент коррекции погрешностей, дающей глазу возможность сконцентрироваться на объекте.

Как объяснил Губерман своей аудитории, итоговое уравнение описывает сходную с глазом механическую систему: шар, который перекатывается по изогнутому желобу, качающемуся из стороны в сторону. Подобное движение аналогично перемещению маятника, а стенки желоба, отталкивающие шар по направлению к центру, имитируют действие механизма коррекции ошибок зрения. Губерман прибегнул к уже стандартному сегодня методу изучения таких уравнений: он часами прогонял свою модель через компьютер, изменяя значения параметров, и строил графики поведения системы. В итоге он обнаружил и порядок, и хаос: в некоторых режимах глаз плавно прослеживал движение объекта, а затем, по мере возрастания степени нелинейности, система проходила через быструю последовательность удвоений периодов, порождая беспорядочность, неотличимую от той, что описывалась в медицинской литературе.

Неупорядоченное поведение модели не имело никакого отношения ни к одному внешнему сигналу, являясь неизбежным следствием избытка нелинейности в системе. Некоторые из врачей, слушавших доклад Губермана, посчитали, что его модель соответствует вероятной генетической модели шизофрении. Возможно, нелинейность, способная стабилизировать систему или вывести из строя (в зависимости от того, слаба нелинейность или сильна), является одним из генетических признаков. Один из психиатров провел аналогию с генетической обусловленностью подагры, когда повышенный уровень содержания мочевой кислоты порождает симптомы заболевания. Другие, знакомые с клинической литературой гораздо лучше Губермана, обратили его внимание на то, что рассматриваемый вопрос касается не одних лишь больных шизофренией. Целый ряд затруднений, связанных с движениями глаз, обнаруживается и у других пациентов с неврологическими заболеваниями. Периодические и апериодические колебания и вообще все типы динамического поведения могли быть обнаружены в собранных медиками данных любым человеком, кто взялся бы просмотреть их и применить инструменты теории хаоса.

Впрочем, не все ученые увидели в методике новые перспективы для исследований. Нашлись и скептики, заподозрившие, что докладчик слишком упростил свою модель. Их раздражение и разочарование дали о себе знать, когда подошло время вопросов. «Меня интересует, чем вы руководствовались, создавая свою модель? – осведомился один из ученых. – Почему решили поискать именно эти специфические элементы нелинейной динамики, все эти бифуркации и хаотические решения?»