Джеймс Глик - Хаос. Создание новой науки

В городке Санта-Круз, лежащем в часе езды к югу от Сан-Франциско, расположен один из самых молодых кампусов Калифорнийского университета, похожий на иллюстрацию к сборнику волшебных сказок [312]. Некоторые говорят даже, что он выглядит скорее как национальный парк, чем как учебное заведение. Согласно духу времени, архитекторы постарались сохранить каждое имеющееся на территории дерево. Здания, соединенные узкими тропинками, уютно укрываются в тени секвой. Кампус выстроен на вершине холма, так что время от времени его обитателям выпадает случай полюбоваться заливом Монтерей, искрящимся на солнце. Открывшись в 1966 году, отделение Калифорнийского университета в Санта-Крузе за несколько лет стало одним из самых престижных кампусов во всем штате. Студенты связывали его с именами многих идолов интеллектуального авангарда: здесь читали лекции Норман Оливер Браун, Грегори Бейтсон, Герберт Маркузе и выступал музыкант Том Лерер. Созданные с нуля факультеты оставляли противоречивое впечатление, и физический не являлся исключением; там трудилось около пятнадцати ученых, энергичных и в основном молодых, ставших своими в разношерстной среде блестящих нонконформистов, которых привлекал Санта-Круз. Физики находились под влиянием идеологии свободомыслия, но, поглядывая на юг, в сторону Калифорнийского технологического института, понимали, что им необходимо задать высокие исследовательские стандарты, доказав тем самым серьезность своих намерений.

Одним из аспирантов, в чьей серьезности никто не сомневался, был Роберт Стетсон Шоу, уроженец Бостона и выпускник Гарварда, старший из шести детей в семье доктора и медсестры. По возрасту он превосходил большинство однокурсников: в 1977 году ему исполнился тридцать один год. Учеба Шоу в Гарварде несколько раз прерывалась из-за службы в армии, жизни в общине и других неожиданных поворотов судьбы, происходивших между этими событиями. Роберт не знал, что привело его в Санта-Круз [313]. Он никогда не видел кампус – только буклет с изображением секвой и рассказом о новых течениях в философии образования. Шоу обладал тихим, даже робким нравом. Будучи способным исследователем, он почти закончил свою диссертацию, посвященную сверхпроводимости. До полного завершения работы осталось лишь несколько месяцев, и никому не было особого дела до того, что он впустую тратил время, играя с аналоговым компьютером на нижнем этаже физического факультета.

Образование физика зависит от того, повезло ли ему с наставником. Молодые ученые, аспиранты и постдоки, помогают маститым профессорам справляться с экспериментальной работой и утомительными вычислениями, получая от своих руководителей часть выделяемых по грантам средств и шанс опубликовать научные работы. Хороший руководитель поможет своему протеже выбрать достойную внимания проблему, которая одновременно интересна и перспективна. Если сотрудничество процветает, влияние профессора расчищает путь для успешной карьеры молодого ученого, позволяя найти работу. Зачастую имя одного ассоциируется с именем другого. Однако, когда дисциплины еще нет как таковой, лишь немногие готовы преподавать ее. Подобное случилось и с наукой о хаосе: избравший ее полем деятельности в 1977 году не смог бы найти себе научного руководителя. Тогда не было ни такого курса, ни центров для изучения нелинейных феноменов и исследования сложных систем, ни учебников по хаосу, ни научных журналов в этой области.

Уильям Бёрк – ученый из Санта-Круза, занимавшийся космологией и теорией относительности, – случайно встретил своего друга Эдварда Шпигеля, астрофизика, в час дня в вестибюле одного из отелей Бостона, куда оба прибыли на конференцию по общей теории относительности [314]. «Представляешь, я только что слушал аттрактор Лоренца!» – поделился Шпигель. Используя схему собственного изобретения, подсоединенную к приемнику, Шпигель превратил этот символ хаоса в циклическое повторение жутких свистящих звуков. Астрофизик пригласил Бёрка посидеть в баре и изложил ему все в подробностях.

Шпигель был знаком с Лоренцем лично и, конечно, знал о хаосе еще с 1960-х годов. Предметом его научного интереса являлся поиск объяснения неупорядоченному поведению в моделях движения звезд, и он поддерживал контакты также с французскими математиками. В конце концов, будучи профессором Колумбийского университета и занимаясь астрономическими исследованиями, Шпигель сфокусировал свое внимание на явлении турбулентности в космосе – «космических аритмиях» [315]. Он обладал удивительной способностью увлекать коллег новыми идеями, и к концу вечера идеей аттрактора загорелся и Бёрк, всегда воспринимавший новое с энтузиазмом. Бёрк сделал себе имя в научном мире, работая над одним из наиболее парадоксальных вопросов, привнесенных в науку Эйнштейном, – понятием о гравитационных волнах, распространяющихся по ткани пространства-времени. То была в высшей степени нелинейная система, проявляющая себя столь же непредсказуемым образом, как турбулентность в жидкости. Проблема казалась весьма абстрактной и теоретической, однако Бёрку нравилась и «приземленная» физика. Однажды он написал работу, посвященную оптике пивной кружки: ученый исследовал, насколько толстым можно сделать ее стекло, чтобы кружка все еще казалась наполненной до краев. Бёрк любил повторять, что он из тех ретроградов, которые считают физику реальностью. Прочитав в журнале Nature статью Роберта Мэя, где тот настоятельно рекомендовал расширить курс нелинейных систем, ученый несколько часов «поиграл» на калькуляторе с описанными в работе уравнениями. Поэтому аттрактор Лоренца показался Бёрку интересным. Он не хотел «слушать» его, а загорелся желанием увидеть поразительный феномен собственными глазами. Возвратясь в Санта-Круз, Бёрк вручил Роберту Шоу лист бумаги с нацарапанными на нем тремя дифференциальными уравнениями и поинтересовался, нельзя ли ввести их в аналоговый компьютер.

В эволюции вычислительных машин аналоговые компьютеры считались тупиковой ветвью. Такие устройства обычно не держали на физических факультетах, и в Санта-Крузе одно из них оказалось по чистой случайности. Первоначально здесь задумывали организовать инженерную школу, а когда планы изменились, выяснилось, что энергичный агент уже приобрел для нее кое-какое оборудование [316].