Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

Через считанные часы, то есть, через двадцать-тридцать волн, амебы уже представляют собой группы до 100 000 особей в каждой; группы называются «слизнями». Каждый «слизень», длиной всего 2,5 мм, выглядит, как комок вазелиновой мази. Амебный «слизень» не имеет никакого отношения к слизню настоящему, из семейства моллюсков, распространенному в садах и огородах. И все же, как и их тезка, «слизень», а вернее составляющие его амебы, вырабатывает склизкое вещество. Вещество покрывает составляющие «слизня» отдельные организмы, позволяя им двигаться как единому целому.

Потому как волнообразная координация амеб продолжается и после того, как они собираются вместе. Те же самые волны химических сигналов и последующих движений пронизывают популяцию внутри «слизня», координируя их усилия, — «слизень» двигается как единый организм. Амебы в центре «слизня» совершают движения вперед-назад, формируя импульсы продольной волны, которые позволяют «слизню» потихоньку «ползти» вперед. Амебы, составляющие передний конец «слизня», чуть приподнятый над поверхностью, формируют спиральную волну, как при движении штопора, посылая скоординированные импульсы по всей длине «слизня» от начала к концу. {102} 102 Siegert, F., and Weijer, C.J., “Three-dimensional scroll waves organize Dictyoste-liumslugs”, ProcNatl AcadSci USA 89 (14): 6433-6437 (July 15, 1992).

«Слизень» — этакая лошадь из цирковой пантомимы, под попоной которой скрываются не двое, а 100 000 — ползет в поисках лучшей жизни, оставляя за собой склизкий след. Находя местечко посветлее и потеплее, он начинает «расти», возвышаясь над поверхностью подобно грибу и формируя на кончике плодовое тело. Пятая часть популяции — те амебы, которым выпал самый тяжкий жребий — отдали свои жизни ради общего блага. Вознеся других амеб на высоту 3 мм, они погибли. Оказавшиеся наверху счастливчики преобразуются в споры и разносятся ветром. Когда споры снова попадают в места обитания вкусных бактерий, они прорастают — получаются амебы. Причем, с прежними асоциальными замашками — заботятся лишь о собственном пропитании и размножении. При встрече друг с другом они едва кивают, буркнув каждая себе под нос «Здорово!» Это продолжается до тех пор, пока пища не подходит к концу. Тогда амебы вновь посылают друг другу волновые сигналы — весь цикл повторяется.

Если брать большинство «обычных» механических волн, энергия распространяется вместе с формой волны, в то время как среда распространения — вода, воздух, камень или что-либо еще — остается практически на одном месте. Однако волны, которые катятся по стадиону, на поверхности огромного пчелиного роя или среди колонии «социальных» амеб, совершенно другие.

В каждом из этих примеров отдельная особь затрачивает определенную энергию, но соседней особи ее не передает. Спортивные фанаты, пчелы, амебы — все они отнюдь не пассивные объекты, захлестываемые движением, передающимся от соседей, как, например, при распространении океанической волны — частички воды вовлекаются в движение по круговой траектории вместе с остальными частичками. В этих же популяциях от одной особи к другой передается нечто совершенно иное — информация. Через толпу распространяется информация о том, как и когда каждый конкретный индивид должен двигаться, чтобы общими усилиями образовалась волна.

Впрочем, идея довольно спорная.

Спорная хотя бы потому, что «обычные» волны и сами переносят информацию. В конце концов, в первую очередь именно по этой причине мы обратили на них внимание. Например, видимые нам световые волны несут информацию об объектах, от которых отражаются; слышимые звуковые волны дают понять, кто или что их порождает. Потому мы и используем волны для связи — радиоволны, к примеру, несут сигнал от передающего устройства к вашему радиоприемнику. И все же, несмотря на свою непохожесть, все эти волны — волны энергии, переносимой из одной точки пространства в другую.

Однако волны, проходящие через толпы народа, пчелиные рои, комочки «социальных» амеб, представляют собой исключительно информацию. Единственное, что распространяется в форме волны от одной части популяции к другой, это сигнал для каждой особи сделать то-то и то-то.

Спросите физика, и он вам ответит: волны на стадионе не являются таковыми в строгом смысле этого понятия, потому что не переносят энергию через среду. Скорее, это среда затрачивает энергию, чтобы в определенной мере себя направлять. Тем не менее то, что мы видим — волна. И этого достаточно, чтобы считать ее подлинной, истинной волной, распространяющейся вихляниями пчелиных брюшков и сбивающимися в группы амебами. Ну и пусть она не подчиняется тем же физическим законам, что и другие волны. Подумаешь! Просто она сделана из другого теста.

Высоколобые умники с этим могут не согласиться.

Но знаете, что я им на это скажу? Пускай полюбуются на 50 000 пчелиных задниц.

Если вы задумали организовать волну на стадионе, без помощи друзей вам не обойтись. Причем нужны как минимум еще двадцать четыре человека, потому как прыгая и скандируя во время игры нью-йоркских «Джетс» вдвоем с приятелем, вы добьетесь нулевого результата.

Откуда это известно? Благодаря исследованиям профессора Тамаша Вичека из Будапештского университета. {103} 103 Farkas, I., Helbing, D., and Vicsek, T, “Mexican Waves in an Excitable Medium”, Nature4l9: 487-90 (September 12, 2002). , {104} 104 Farkas, I., and Vicsek, T, “Initiating a Mexican Wave: An Instantaneous Collective Decision with Both Short- and Long-Range Interactions”, Physica A 369: 830-40(2006). Он и его коллеги пришли к выводу: чтобы зажечь волну болельщиков на стадионе, нужно не меньше двадцати пяти человек, рассредоточенных в разных местах, которые будут действовать слаженно, в определенное время вскакивая. А вот насчет того, должны ли эти двадцать пять человек надираться, скидывать с себя футболки и орать речевки, в исследовании ничего не говорится. «Некоторые заявляли, что, мол, нужно вовсе не двадцать пять человек, — стал рассказывать Вичек, когда я поинтересовался его работой. — Они утверждали, что им хватило и четырех друзей. Однако выяснилось, что пяти человекам это удается далеко не с первого раза. Они должны предпринять несколько попыток, прежде чем их непосредственные соседи включатся в процесс, составляя те самые недостающие два десятка».

Профессор Вичек заинтересовался волнами болельщиков совсем не потому, что сам — страстный поклонник спорта. Его интерес возник естественным образом из исследовательской работы по поведению других групп. Ранее он изучал то, каким образом синхронизируются аплодисменты зрителей, когда те вызывают актеров после игры. Темой другой его работы было распространение паники среди большой группы людей при возникновении чрезвычайной ситуации. Вичек как раз находился на спортивном соревновании — у него брали интервью для телевидения об этой его исследовательской работе, — когда на трибунах стадиона возникла волна. Она-то и стала той самой искрой, разжегшей в нем азарт исследователя.