«Научный метод», полученный в наследство от Аристотеля и громогласно провозглашенный Ф. Бэконом в XVII веке, три столетия управлял научными исследованиями. Ученые с мировыми именами изучали законы мироздания и, проверив их действие экспериментально, формулировали физические законы. Непредвиденные отклонения рассматривались как «случайное поведение» и считались несущественными. Опираясь на философию Аристотеля, ученые разработали причинно-следственные концепции, законы движения, сохранения энергии и увеличения энтропии.
Но изучая природные закономерности, ученые пренебрегали хаотическими проявлениями, такими как формирование облаков, бурные речные течения, колебания численности популяций растений и животных, апериодичность пиков энцефалограммы мозга или сокращений сердечных мышц. Порождаемые хаосом природные феномены, лишенные регулярности и устойчивости, ученые всегда оставляли за рамками своих изысканий.
«Наука в течение веков обманывала саму себя, игнорируя малейшие отклонения в ходе сбора данных и проведения экспериментов. Фраза „ошибка в измерениях“ использовалась всякий раз, когда данные не укладывались в рамки причинно-следственной парадигмы. Ученые стали ограничивать свои исследования замкнутыми системами, даже если они были возможны лишь в искусственных условиях, вместо того, чтобы решать проблемы открытых систем, жизни, турбулентности» [3].
Все изменил ХХ век, который вошел в историю науки тремя фундаментальными открытиями. Это:
1. Теория относительности.
2. Квантовая механика.
3. Теория хаоса, которая включает информатику, кибернетику, голографию, нелинейную динамику и фрактальную геометрию.
В истории науки ничто не предвещало создания теории относительности. До XX века классическая наука занималась четырьмя основными элементами, которые считались не связанными друг с другом: масса, энергия, пространство и время. Эйнштейн, который, судя по всему, преодолел «диктат» левого полушария, выдвинул свою теорию относительности, утверждающую, что пространство и время представляют собой единый континуум. Он также объявил, что вещество и энергия взаимообратимы, следовательно, не различаются между собой.
Это привело к такому научному прорыву, о котором даже не мечтали, а именно, к овладению атомной энергией и коренному изменению научных представлений о мире. Единственная постоянная величина, которую нам оставил Эйнштейн, – скорость света. Эту постоянную уничтожило другое революционное открытие современной науки – квантовая механика, которая к тому же вступила в спор с Аристотелем.
Судите сами. Два с половиной тысячелетия имелась уверенность в том, что мельчайшей частицей всего сущего является атом. А в XX веке наука открыла субатомные (элементарные) частицы, и это полностью изменило наши базовые представления о Вселенной. Так, например, Аристотель утверждал, что объект не может быть одновременно «А» и не-«А». А квантовая механика экспериментально доказала, что это возможно: объекты могут быть и не быть чем-то в один и тот же момент времени.
После открытия субатомных частиц наш логический мир распался. Оказалось, что субатомные частицы ведут себя не так, как, по мнению ученых, им положено себя вести. Стали рушиться базовые принципы. Выяснилось, что возможны скорости, существенно превышающие скорость света. Было, например, доказано, что электрон, двигаясь с невероятной скоростью, может находиться одновременно в двух местах [4].
Словом, выяснилось, что реальный мир элементарных частиц и Вселенной не подчиняется классическим законам, которые так тщательно формулировали ученые.
Столкнувшись с неожиданными парадоксами, наука ХХ века подвергла сомнениям те самые законы, которые считались точными и постоянными в течение столетий. Появление теории относительности и квантовой механики неимоверно повысило возможности исследований. Но, даже опираясь на эти великие теории, наука оставалась беспомощной в двух жизненно важных областях: живые системы и турбулентность.
Судите сами. Классическая физика, используя теорию относительности, могла смоделировать процесс создания Вселенной от первой наносекунды Большого взрыва до настоящего времени, но она была не в состоянии создать модель потока крови, протекающей по левому желудочку человеческого сердца за одну секунду. Она, используя квантовую теорию строения вещества, могла смоделировать структуру вещества от кварков в составе атомов до галактических скоплений, но не могла создать модель формы облака или речного потока. Она так и не сумела ответить на самые фундаментальные вопросы, поставленные природой: как зародилась жизнь, что такое турбулентность, как во Вселенной, подчиняющейся закону повышения энтропии и неумолимо движущейся все к большему беспорядку, может возникнуть порядок?
И ко второй половине ХХ века стало создаваться ощущение, пусть и не выражавшееся открыто, что теоретическая физика далеко уклонилась от интуитивных представлений человека об окружающем мире.
Декан физического факультета Кембриджского университета, лауреат Нобелевской премии космолог Стивен Хокинг в 1980 году в обзорной лекции, посвященной развитию теоретической физики и названной «Не наступает ли конец физической теории?», выразил мнение многих ученых, заявив, что понимание законов природы в терминах хорошо освоенной физики элементарных частиц оставило без ответа вопрос о том, как применить эти законы к любым системам, кроме простейших. «Предопределенность бывает двух видов: одна ситуация – когда частицы, окончив свой бег между пластинами ускорителя, сталкиваются в пузырьковой камере, и совсем другая – в случае лоханки, наполненной мутной водой, или погоды, или человеческого мозга» [3].
Физика, которая опиралась на теорию относительности и квантовую механику, могла бы исчерпать себя, если бы не «третья революция» – наука о хаосе, которая подспудно развивалась из непопулярных областей физической науки, а ее приверженцы, изучающие облака и потоки горных рек, были большими энтузиастами, на которых их титулованные собратья смотрели как на людей не от мира сего.
Одним из основателей новой науки, науки о хаосе, стал талантливый физик, ученик Оппенгеймера, крупный специалист в области атомного оружия Митчелл Файгенбаум. Именно он, наблюдая за облаками, сумел открыть всеобщность нелинейных систем, которая означала, что различные системы ведут себя одинаково, и создать универсальную теорию перехода от упорядоченного состояния к турбулентному [3].
И начиная с середины 1970-х годов, когда ученые осознали, что довольно простые математические уравнения позволяют моделировать системы, столь сложные и неупорядоченные, как бурный водопад, исследователи в США и Европе (в том числе – в России) начали настойчиво и кропотливо изучать хаотические явления.
И оказалось, что в нашем мире нет дискретных категорий, нет фактической длящейся стабильности. Явления, которые ученые в течение столетий игнорировали как «случайные» отклонения, оказались краеугольным камнем реальности.
Десять лет спустя понятие «хаос» дало название стремительно развивающейся дисциплине, которая перевернула всю современную науку.
Стоит сразу же отметить, что слово «хаос» крайне неудачное название для этого открытия. Если бы потребовалось придумать самое неподходящее название этой теории, чтобы предельно запутать людей, то лучше, чем «хаос», мы бы ничего не нашли. Поскольку в традиционном понимании «хаос» – это беспорядок и безумие. На самом деле, наука о хаосе – это система представлений о различных формах порядка.
«Хаос представляет собой более высокую форму порядка, где случайность и бессистемные импульсы становятся организующим принципом скорее, нежели более традиционные причинно-следственные отношения в теориях Ньютона и Евклида» [5].
Стало ясно, хаос – не нов, он существовал повсюду еще до появления времени и человечества. Мы – продукт хаоса, а не изобретатели его. Хаос создал нас, и хаос будет влиять на нас и определять наше существование в будущем. Мы сами, наше тело, индивидуальность и все прочее развивались в результате хитрых взаимодействий между стабильностью и хаосом, порядком и беспорядком.
Хаос присутствует не только в наших мыслях и эмоциях. Он везде. Завихряется струйка сигаретного дыма, трепещет и полощется флаг на ветру, одна за другой капли воды из подтекающего крана то срываются вниз, то словно выжидают. Хаос обнаруживается и в капризах природы, и в траектории движения летательного аппарата, и в поведении автомобилей в дорожной пробке. Хаос более точно объясняет явления в области астрономии, биологии, химии, созидательных сил природы, магнитного поля Земли, экономики, галактических орбит, здоровья, человеческого сердца, дорожного движения, использования языка, поведения рынка. Каковы бы ни были особенности конкретной системы, ее поведение подчиняется одним и тем же недавно открытым закономерностям.
