Най-интересните неща във вселената са комплексните системи – и „хаотичните“
Хаосът и комплексността, както и квантовата физика, се основават на разбирането, че много неща в света не са линейни, не са лесно предсказуеми и не са просто сбора на своите части.
Комплексните системи – подобно на времето, градовете, икономиките, галактиките, колониите от насекоми, глутниците вълци, мозъците и интернет – не са стабилни и прекарват малко или никакво време в равновесие. И все пак всички те могат да бъдат описани и често анализирани с помощта на хаоса (и както ще видим по-късно в тази глава, сродното понятие „комплексност“). Много от тези системи многократно се връщат в положение, близко до предходното.
Причините за комплексните системи могат да бъдат прости. Голяма част от поведението им може да бъде описана с прости уравнения: например начинът, по който листата биват разпилявани от вятъра. Хаосът показва, че простите правила на поведение могат да доведат до удивително сложни резултати, но отново такива, които могат да бъдат разбрани от гледна точка на множество от прости подсистеми. Някои характерни модели се повтарят, макар и с безкрайно и непредсказуемо многообразие.
Прозрения от хаоса за физическия свят
Крайъгълен камък в появата на теорията на хаоса – и въвеждането на термина – са изследванията на математика Джеймс Йорк, извършени около 1970 г. Йорк и други математици изтъкват, че когато се сблъскат с нелинейни системи, обичайната реакция на математиците е да опитат да ги решат чрез замяна с линейни приближения. Йорк доказва, че това не е нужно: дори нелинейните системи, които са много чувствителни към първоначалните условия, всъщност могат да бъдат моделирани. Например може да въведете в компютър биологични данни, свързани с популациите от риби, и да създадете диаграма. След това може да откриете закономерности, които напълно противоречат на интуицията.
Каква е връзката между цената на памука и река Нил?
Горе-долу по същото време друг математик, Беноа Манделброт, работи в отдела на IBM за фундаментални изследвания и използва най-мощните нови компютри, за да анализира данните за цената на памука. Той доказва, че съществуват закономерности в ежедневните и месечните промени на цените, които съвпадат идеално; степента на изменение е останала постоянна в продължение на 60 години. В хаоса той открива неочакван ред. Манделброт открива едни и същи закономерности във всички анализирани данни, в това число промени в нивата на река Нил в течение на няколко хилядолетия.
Колкото повече проучвания се провеждат в метеорологията, биологията, геологията, физиката, химията, икономиката и много други области, толкова по-очевидно става, че съществуват неподозирани закономерности, които могат да бъдат описани е връзката между големите и малките мащаби.
Скоро след това Мичъл Файгенбаум, физик в националната лаборатория „Лос Аламос“ в Ню Мексико, извършва серия от изчисления, за да измери разликата в размера между геометрично сходни множества от данни, като цените на памука на Манделброт. Калкулаторът му многократно показва едно и също число: 4,669. Файгенбаум се натъква на едно от най-удивителните свойства на хаотичните системи: универсалността. Универсалността ще рече, че в някои измерения различните системи се държат идентично. На конференция в Лос Аламос през 1976 г. един от колегите на Файгенбаум коментира:
Откритието, че в нелинейните системи съществуват структури, които са винаги едни и същи, ако ги погледнете от подходящ ъгъл, е радостно и шокиращо.
Сподели с приятели: |