Бенуа Мандельброт - Фрактальная геометрия природы

Исследование последствий самоподобия принесло немало удивительных сюрпризов и помогло мне лучше разобраться в принципах устройства природных конструкций. И напротив, путаные рассуждения относительно причин масштабной инвариантности почти ни к чему хорошему не привели. Бывали дни, когда упомянутые рассуждения казались мне ничуть не лучше бредовых разглагольствований Ципфа о принципе наименьшего усилия (см. с. 559).

Настроение это еще усугубилось всплеском нового интереса к модели почти скейлинга в таксономии, первоначально предложенной Юлом в работе [613]. Интересующиеся были уверены, что данная модель предлагает универсальное объяснение любому проявлению масштабной инвариантности в общественных науках. Источником этой уверенности стала банальная техническая ошибка, и я не замедлили на это указать, однако многие из моих тогдашних читателей почему-то лишь укрепились во мнении, что масштабно-инвариантные соотношения в общественных науках имеют исчерпывающее универсальное объяснение и, следовательно (!), не заслуживают внимания.

В результате моя теперешняя склонность придавать последствиям большее значение, нежели причинам, только усилилась. Надо сказать, что очень скоро она вполне себя оправдала, - в частности, именно благодаря ей скейлинговые методы проявили себя в полную силу, когда (в1961 г.) я обратился к исследованию временных изменений цен на товары в условиях конкуренции (см. главу 37). Экономисты часто жалуются на недостаточность и низкое качество своих данных, однако поток данных о ценах и доходах, на мой взгляд, весьма изобилен. Однако экономическая теория и эконометрика, в силах которых, по их собственным заявлениям, внести ясность во взаимоотношения сотен нечетко определенных переменных, не осмеливаются делать какие-либо прогнозы относительно структуры ценовых изменений. Общепринятые же статистические методы оказываются не в состоянии выявить в имеющихся данных какой бы то ни было порядок. В. Леонтьев как-то заметил, что «ни в какой другой области эмпирического исследования использование такого огромного и сложного статистического аппарата не дает столь посредственных результатов». Результаты же, полученные с помощью скейлинговых методов работают поразительно хорошо. Свойство масштабной инвариантности сочетает в себе два наиболее ярких отличительных признака рыночных цен в условиях конкуренции: высокую дискретность и «цикличность» при отсутствии периодичности. Настоящее исследование, вполне возможно, является единственным примером использования в экономике симметрии инвариантности на физический манер.

В том же 1961 г. я применил идею масштабной инвариантности к нескольким шумовым феноменам. Надо сказать, что все свои разношерстные исследования я проводил в практически полной изоляции как от физиков, так и от математиков. Однако во время моего пребывания в Гарварде в качестве приглашенного профессора (1962 – 1964), Гаррет Биркгоф указал мне на некоторые аналогии между моим подходом и теорией турбулентности, созданной Ричардсоном и выдвинутой на новые рубежи Колмогоровым [276]. Хотя я и слышал об этой теории в бытность свою студентом, не думаю, чтобы ее влияние оказалось сильнее, чем влияние философской традиции, описанной в главе 41 в разделе АРИСТОТЕЛЬ …. В любом случае все это происходило задолго до того, как физики увлеклись скейлингом!

Далее, благодаря лекциям Р. У. Стюарта по перемежаемости турбулентности, я познакомился с другой работой Колмогорова ([277], 1962). Препринты этой и моей с Бергером статьи ([21], 1963) вышли буквально друг за другом с промежутком в несколько недель! Хотя Колмогоров ставил перед собой интересную задачу, в моем распоряжении имелись более мощные инструменты, которые я, кстати, без особых усилий адаптировал к турбулентности, получив в результате материал, составивший основное содержание глав 10 и 11.

Наконец, я узнал о существовании 1/f - шумов, прочел Херста [232, 233] и Ричардсона [494] и познакомился с проблемой кластеризации галактик. И снова я убедился в том, что пониманию как нельзя лучше способствуют хорошее описание и изучение следствий из него. Напротив, те модели, что я строил раньше, показались мне теперь не более чем бесполезными украшениями, подвешенными к описанию. Они отвлекли внимание от главных геометрических идей, которые я тогда формулировал, и по сути дела препятствовали пониманию. Я же никак не мог найти в себе силы от них отказаться, даже после того, как мои работы не были приняты к публикации. Что ж, те времена давно прошли, и объяснения в главах 11 и 20 (да и во всех остальных тоже) сделаны совсем из другого теста, и я рад за них.

Вот так моя увлеченность масштабной инвариантностью, постоянно подпитываясь новым энтузиазмом и обогащаясь, благодаря сменам области исследований, новыми инструментами и идеями, постепенно подводила меня к созданию полноценной общей теории. Причем теория эта никоим образом не следовала общепринятому порядку «сверху вниз», т.е. открытие, формулировка, «приложение». Ко всеобщему удивлению (включая и меня самого) она поднималась из скромных низов ко все более высоким (я бы даже сказал, головокружительно высоким) и величественным вершинам. Первые обзоры новой теории были представлены на Международном конгрессе логики и философии науки (1964), на Трамбулловских лекциях в Йеле (1971) и в Коллеж де Франс (1973 и 1974).

Геометрический аспект этой теории масштабной инвариантности приобрел большую значимость и дорос до фрактальной геометрии. Учитывая сильный геометрический уклон первых исследований турбулентности и критических феноменов, можно было ожидать, что теория фракталов будет разработана в рамках одной из этих областей. Этого, однако, не произошло.

В наши дни весьма редкими – с стало быть, аномальными – стали случаи проникновения в большую науку свежих концепций и новых методов из всевозможных низкорентабельных ее областей. Фрактальная геометрия являет нам один из новейших примеров таких исторических аномалий.

Большую часть компьютерной графики в настоящем эссе выполнили следующие люди (перечислены в хронологическом порядке, считая по времени их первого вклада):

Зигмунд В. Хандельман,

Рихард Ф. Фосс,

Марк Р. Лафф,

В. Алан Нортон

и Дуглас М. Маккенна.

В помещенном ниже списке черно-белых иллюстраций, рядом с номером каждого рисунка (или – что то же самое – с номером страницы, на которой расположен рисунок) стоит первая буква фамилии автора компьютерной программы, с помощью которой создан этот рисунок. Иллюстрации, к которым приложили руку несколько человек, помечены соответствующим образом. Что касается цветных иллюстраций, то их мы обсуждали в другом месте.