Читать книгу «Хаос. Создание новой науки» онлайн полностью📖 — Джеймса Глика — MyBook.
Синтии
Человеческое – мелодия, природное – дисгармония…
Джон Апдайк
James Gleick
Chaos
Making a New Science
* * *
This edition is published by arrangement with InkWell Management LLC and Synopsis Literary Agency
Охраняется законом РФ об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой ее части воспрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки нарушения закона будут преследоваться в судебном порядке.
© James Gleick, 1987, 2008
© М. Нахмансон, наследники, Е. Барашкова, перевод на русский язык, 2001, 2021
© А. Бондаренко, Д. Черногаев, художественное оформление серии, 2021
© ООО «Издательство АСТ», 2021 Издательство CORPUS®
В 1974 году полицию небольшого городка Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, задергали сообщениями, что после наступления темноты по глухим улочкам бродит странный человек[1].
Из ночи в ночь огонек его сигареты проплывал в темноте. Не ведая цели, он часами блуждал в свете звезд, легко проницавшем разреженный горный воздух. Недоумевала не только полиция. Некоторые ученые из Национальной физической лаборатории также удивлялись экспериментам новоиспеченного коллеги с 26-часовыми сутками. Такой распорядок выбивался из расписания всех остальных людей, живущих в нормальном суточном ритме. Даже для группы теоретической физики это граничило с чудачеством.
За тридцать лет, прошедших с тех пор, как Роберт Оппенгеймер выбрал пустынное плато в штате Нью-Мексико для создания центра разработки атомного оружия, Национальная лаборатория в Лос-Аламосе превратилась в крупнейший научный институт, который располагал ускорителями, газовыми лазерами, химическими лабораториями, обеспечивал работой тысячи специалистов: физиков, инженеров, администраторов, а кроме того, стал одним из мировых центров, владеющих самыми мощными компьютерами. Некоторые из старейших сотрудников лаборатории еще помнили деревянные здания, наспех возведенные среди скал в начале 1940-х годов, однако для следующего поколения ученых Лос-Аламоса – молодых мужчин и женщин в потертых вельветовых штанах и форменных рубашках – крестные отцы первой атомной бомбы были чем-то вроде привидений.
Средоточием «чистой» мысли в лаборатории служил теоретический отдел, или отдел Т (компьютерная служба и сектор вооружений маркировались соответственно литерами К и X). Более сотни опытных физиков и математиков трудились в нем на хорошо оплачиваемых позициях, свободных от «академических нагрузок» – преподавания и публикации научных трудов. Эти люди уже имели дело с натурами гениальными и эксцентричными, а потому удивить их было нелегко.
Но Митчелл Фейгенбаум составлял исключение из правил. За всю свою научную карьеру он опубликовал лишь одну статью и продолжал работать над чем-то совершенно бесперспективным. Выглядел он весьма примечательно: открытый лоб, копна густых волос зачесана назад, как у немецких композиторов прошлого века, глаза большие, выразительные. Фейгенбаум изъяснялся скороговоркой, глотая на европейский манер артикли и местоимения, словно не был уроженцем Бруклина. Работал он с маниакальным упорством, но, если дело не спорилось, бросал все и бродил, размышляя, преимущественно ночью.
Двадцатичетырехчасовые сутки казались ему слишком короткими. Тем не менее Фейгенбаум был вынужден свернуть свой эксперимент по персональной квазипериодичности, когда понял, что не может больше просыпаться на закате (а такое при его распорядке дня случалось частенько).
К двадцати девяти годам Фейгенбаум снискал репутацию признанного эксперта, и многие сотрудники лаборатории прибегали к его советам, если, разумеется, ухитрялись застать коллегу на месте. Однажды, придя вечером на работу, Фейгенбаум столкнулся в дверях с директором лаборатории Гарольдом Эгнью. Тот был заметной личностью: ученик самого Оппенгеймера, он находился на борту самолета-наблюдателя, сопровождавшего бомбардировщик Enola Gay во время атаки на Хиросиму, и заснял весь процесс доставки первого детища лаборатории к земле.
«Наслышан о ваших талантах, – бросил директор Фейгенбауму. – Почему бы вам не заняться чем-нибудь стоящим? Скажем, термоядерной реакцией, управляемой лазером?»[2]
Даже друзья Фейгенбаума задавались вопросом, способен ли он оставить свое имя в веках.
Человек, шутя разрешавший трудности коллег, казалось, был равнодушен к тому, что сулило славу. Ему, например, нравилось размышлять о турбулентности в жидкостях и газах. Раздумывал он и о свойствах времени: непрерывно оно или дискретно, как чередование сменяющих друг друга кадров киноленты. Еще его занимала способность человеческого глаза отчетливо различать цвет и форму предметов во Вселенной, пребывающей, по мнению физиков, в состоянии квантового хаоса. Он размышлял об облаках, наблюдая за ними с борта самолета, а затем, когда в 1975 году ему урезали финансирование на поездки, с утесов, обступивших лабораторию.
На гористом американском западе облака мало похожи на ту темную бесформенную дымку, что низко стелется над восточным побережьем. Над Лос-Аламосом, лежащим на дне большой вулканической впадины-кальдеры, облака кочуют в беспорядке, но структура их в каком-то смысле упорядоченна. Они принимают формы горных цепей или изрытых глубокими морщинами образований, похожих на поверхность мозга.
Перед бурей, когда небеса мерцают и дрожат от зарождающегося в их недрах электричества, эти пропускающие и отражающие свет облака видны за тридцать миль. А весь небесный купол являет взору человеческому грандиозное зрелище, безмолвный укор физикам, которые обходят своим вниманием облака – феномен, хоть и структурированный и доступный наблюдению, но слишком расплывчатый и совершенно непредсказуемый. Вот о подобных вещах и размышлял Фейгенбаум – тихо, незаметно и не очень продуктивно.
Физику ли думать про облака? Его дело – лазеры, тайны кварков, их спин, цвет и аромат, загадки зарождения Вселенной. Облаками же пусть занимаются метеорологи. Эта проблема из разряда «очевидных» – так называются на языке физиков-теоретиков задачи, которые опытный специалист способен разрешить путем анализа и вычислений. Решение «неочевидных» проблем приносит исследователю уважение коллег и Нобелевскую премию. Самые сложные загадки, к которым нельзя подступиться без длительного изучения первооснов и главных законов мироздания, ученые именуют «глубокими».
Немногие коллеги Фейгенбаума догадывались о том, что в 1974 году он занимался действительно глубокой проблемой – хаосом.
С началом хаоса заканчивается классическая наука. Изучая природные закономерности, физики почему-то долго пренебрегали хаотическими проявлениями: формированием облаков, турбулентностью в морских течениях, скачками численности популяций растений и животных, колебаниями пиков энцефалограммы мозга или сокращений сердечных мышц. Порождаемые хаосом природные феномены, лишенные регулярности и устойчивости, ученые всегда предпочитали оставлять за рамками своих изысканий.
Однако начиная с 1970-х годов некоторые исследователи в США и Европе начали изучать хаотические явления. Математики, физики, биологи, химики принялись искать связи между различными типами беспорядочного в природе. Физиологи обнаружили присутствие некоего порядка в хаотических сокращениях сердечных мышц, что является основной причиной внезапной и необъяснимой смерти. Экологи исследовали колебания численности популяций шелкопряда.
Экономисты раскопали старые биржевые сводки, опробовав на них новые методы анализа рынка ценных бумаг. В результате выяснилось, что обнаруженные закономерности имеют прямое отношение ко множеству других природных явлений – очертаниям облаков, формам разрядов молний, конфигурации сеточек кровеносных сосудов, кластеризации звезд в Галактике.
Когда Митчелл Фейгенбаум приступил к исследованию хаоса, он был одним из немногих энтузиастов, разбросанных по всему миру и почти незнакомых друг с другом. Математик из Беркли, штат Калифорния, собрал вокруг себя небольшую группу и трудился над созданием теории так называемых динамических систем. Биолог из Принстонского университета начал готовить к публикации проникновенный меморандум с призывом к коллегам заинтересоваться удивительно сложным поведением биологических популяций, наблюдаемым в некоторых простых моделях. Математик, работающий на компанию IBM, искал термин для описания семейства новых форм: зубчатых, запутанных, закрученных, расколотых, изломанных, которые, по его мнению, являлись неким организующим началом в природе.
Французский специалист по математической физике набрался смелости заявить, что турбулентность в жидкостях, возможно, имеет некоторое отношение к необычному, бесконечно запутанному абстрактному объекту, который он назвал «странным аттрактором».
Десять лет спустя понятие «хаос» дало название стремительно развивающейся дисциплине, которая перевернула всю современную науку. Хаос стал предметом обсуждения для множества конференций и научных журналов. Ведомства, отвечающие за государственные программы военных исследований, ЦРУ и министерство энергетики выделили крупные суммы на изучение хаоса[3]. В любом большом университете и в исследовательских лабораториях любых корпораций есть ученые, занятые прежде всего проблемой хаоса, а затем уже своей основной профессиональной областью. В Лос-Аламосе был создан Центр нелинейных исследований для координации работ по изучению хаоса и связанных с ним проблем; подобные учреждения появились также в университетских городках по всей стране.
Хаос вызвал к жизни новые способы использования компьютеров и новые типы графиков, которые способны воспроизводить фантастические и тонкие структуры, лежащие в основе сложности. Новая наука дала миру особый язык и новые понятия: фрактал, бифуркация, перемежаемость, периодичность и другие. Все это – новые элементы движения, подобно тому как в традиционной физике кварки и глюоны стали новыми элементарными частицами материи[4]. Для некоторых ученых хаос – скорее наука переходных процессов, чем теория неизменных состояний; учение о становлении, а не о существовании[5].
Как утверждают современные теории, хаос присутствует везде: закручивается струйка сигаретного дыма, трепещет и полощется флаг на ветру, капли воды из подтекающего крана одна за одной то срываются вниз, то словно выжидают. Хаос обнаруживается и в капризах погоды, и в траектории движения летательного аппарата, и в поведении автомобилей в дорожной пробке, и в том, как струится нефть по нефтепроводу[6].
Каковы бы ни были особенности конкретной системы, ее поведение подчиняется одним и тем же недавно открытым закономерностям. Осознание этого факта заставило управляющих компаниями пересмотреть отношение к страхованию, астрономов – под другим углом взглянуть на Солнечную систему, а политологов – изменить мнение о причинах вооруженных конфликтов[7].
Хаос проявляет себя на стыке областей знания. Будучи наукой о глобальной природе систем, теория хаоса объединила ученых, работающих в весьма далеких друг от друга областях. «Пятнадцать лет назад науке угрожал кризис все возрастающей специализации, – заметил ответственный за финансирование исследований чиновник военно-морского министерства США, выступая перед аудиторией математиков, биологов, физиков и медиков. – Удивительно, но эта тенденция превратилась в свою прямую противоположность благодаря феномену хаоса!»[8] Хаос вызывает к жизни вопросы, которые плохо поддаются решению традиционными методами, однако позволяют сделать общие заключения о поведении сложных систем.
Все первые теоретики хаоса – ученые, давшие начальный толчок развитию этой дисциплины, – имели нечто общее. Они замечали определенные закономерности, особенно такие, которые проявляются в разном масштабе в одно и то же время. У них выработалось особенное чутье, позволявшее оценивать случайность и сложность, предвидеть внезапные скачки мысли. Верующие в хаос – а они иногда действительно называют себя верующими, новообращенными или евангелистами – выдвигают смелые гипотезы о предопределенности и свободе воли, об эволюции и о природе возникновения разума. Они чувствуют, что поворачивают вспять развитие науки, следовавшей по пути редукционизма – анализа систем как совокупностей составляющих их элементарных объектов: кварков, хромосом, нейронов. Они верят, что ищут пути к анализу системы как целого.
Наиболее страстные защитники новой науки даже утверждают, что грядущим поколениям XX век будет памятен лишь благодаря созданию теории относительности, квантовой механики и теории хаоса[9].
Хаос, заявляют они, стал третьей из революций, последовательно освобождавших физику от догматов ньютоновского видения мира[10]. По словам одного физика, теория относительности разделалась с иллюзиями Ньютона об абсолютном пространстве-времени, квантовая механика развеяла мечту о контролируемом процессе измерения и, наконец, теория хаоса развенчала Лапласову фантазию о полной предопределенности развития систем[11]. Из этих трех открытий лишь теория хаоса применима к Вселенной, которую мы можем наблюдать и ощущать, к объектам, которые доступны человеку. Повседневный опыт и реальная картина мира стали уместным предметом исследований. Давно уже зрело ощущение, пусть и не выражавшееся открыто, что теоретическая физика далеко уклонилась от интуитивных представлений человека об окружающем мире. Насколько обоснованна эта еретическая мысль, никому не известно, но теперь некоторые специалисты, считавшие, что физика рано или поздно загонит себя в угол, видят в хаосе выход из тупика.
Исследования хаоса произросли из непопулярных областей физической науки. Главным ее направлением в XX веке считалась физика элементарных частиц, которая исследовала основные элементы, слагающие материю, при все более высоких энергиях, больших масштабах и коротких отрезках времени и породила современные теории о природе физических взаимодействий и происхождении Вселенной. И все же некоторые молодые ученые чувствовали себя разочарованными. Прогресс замедлился, поиски новых частиц не имели успеха, а сама теория стала весьма запутанной. Недовольным казалось, что вершины сияющих абстракций физики высоких энергий и квантовой механики слишком долго доминировали в науке.
В 1980 году космолог Стивен Хокинг, лукасовский профессор[12] математики Кембриджского университета, выразил мнение большинства ученых в обзорной лекции, посвященной развитию теоретической физики и названной «Не наступает ли конец физической теории?»: «Мы уже знаем физические законы, описывающие абсолютно все, с чем нам приходится сталкиваться в обычной жизни… И можно считать своеобразным комплиментом успехам теоретической физики тот факт, что нам приходится создавать сложнейшие приборы и тратить огромные деньги и усилия для того, чтобы поставить эксперимент, результаты которого мы не можем предсказать»[13].
Однако Хокинг признал, что понимание законов природы в терминах физики элементарных частиц оставило без ответа вопрос о том, как применять эти законы к любым системам, кроме простейших. Предсказуемость предсказуемости рознь. Одно дело – предсказать, что произойдет в камере Вильсона, когда там столкнутся две частицы, разогнанные на ускорителе, и совсем другое – предсказать поведение бурлящей в обычной ванне жидкости, или погоду, или процессы в человеческом мозге.
Хокингову физику, успешно собирающую Нобелевские премии и крупные гранты на дорогостоящие эксперименты, часто называли революционной. Временами казалось, что священный Грааль науки – теория Великого объединения, называемая также теорией всего, – вот-вот окажется в руках «революционеров». Физики проследили развитие энергии и материи во Вселенной всюду и везде, кроме кратчайшего момента ее зарождения. Но действительно ли физика элементарных частиц послевоенного периода была революцией? Или же она лишь «наращивала мясо» на основу, заложенную Эйнштейном, Бором и другими создателями теории относительности и квантовой механики? Безусловно, достижения физики, от атомной бомбы до транзистора, изменили реальность XX века.
Тем не менее круг вопросов, которыми занималась физика частиц, казалось, сузился. И сменилось не одно поколение, прежде чем в этой сфере возникла новая идея, изменившая взгляд на мир обычного, рядового человека.
Физика Хокинга могла исчерпать себя, так и не ответив на некоторые фундаментальные вопросы, поставленные природой: как зародилась жизнь, что такое турбулентность, как во Вселенной, подчиняющейся закону повышения энтропии и неумолимо движущейся ко все большему и большему беспорядку, может возникнуть порядок? Кроме того, многие объекты повседневной жизни, например жидкости и системы, подчиняющиеся законам классической механики, уже казались столь обыкновенными и хорошо изученными, что физики перестали ожидать от них каких-либо сюрпризов. Но вышло иначе.
По мере того как революция хаоса набирает обороты, виднейшие ученые без всякого смущения возвращаются к феноменам «человеческого масштаба». Они изучают не галактики, а облака. Приносящие прибыль компьютерные расчеты выполняются не на «креях», а на «макинтошах»[14]
«Хаос.
Создание новой науки» отзывы и рецензии читателей на книгу📖автора Джеймса Глика, рейтинг книги — MyBook.Что выбрать
Библиотека
Подписка
📖Книги
🎧Аудиокниги
👌Бесплатные книги
🔥Новинки
❤️Топ книг
🎙Топ аудиокниг
🎙Загрузи свой подкаст
📖Книги
🎧Аудиокниги
👌Бесплатные книги
🔥Новинки
❤️Топ книг
🎙Топ аудиокниг
🎙Загрузи свой подкаст
- Главная
- Научно-популярная литература
- ⭐️Джеймс Глик
- 📚Хаос. Создание новой науки
org/ListItem»>Отзывы на книгуотзывов и рецензий на книгу
Marrakech
Оценил книгу
Это было очень интересно. Но, как мне кажется, и как показывает рейтинг здесь, книга не для всех. В том смысле, что это не легенький научпоп, который поймут и дети. Я не знаю, в каком жанре задумывалась эта книга, но мне кажется, что действительно понять ее смогут только ученые физики, математики и биологи. А вот у меня она постоянно вызывала сомнения. Поэтому сначала я почитала об авторе, чтобы убедиться, что человек этот ученый, а не какой-то журналист, кое-как попытавшийся понять науку. Потом обратилась за подтверждениями к гораздо более близкому ученому-физику. После чего пришлось признать очевидный факт того, что глупо надеяться на верное понимание современных наук, опираясь на свой школьный курс, и что свое миропонимание стоит пересмотреть. Благо, узнала я о данной книге из лекций «Биология поведения человека», которые читал Роберт Сапольски в Стэнфорде (кстати, очень рекомендую!), которые все же подготовили меня к сложным системам и взаимодействиям в природе.
В общем, я сомневаюсь, что действительно поняла хотя бы половину из прочитанного, но знания об описанных явлениях очень интересны, и иметь хотя бы представление о них, я считаю полезным.
18 февраля 2017
LiveLib
Поделиться
serz_komarovv
Оценил книгу
Как говорил о «ХАОСЕ» Сапольски на вводном занятии своих лекций:
«Четверть считают книгу самой раздражающей и бесполезной вещью, которую только можно предложить на этом курсе и ненавидят её. Около половины людей не понимают что в ней такого. И еще у четверти переворачивается жизнь»
Я, скорее, принадлежу к последней группе, мне больше не нужно медитировать, я обрёл покой и умиротворение.
Ни для кого не секрет, что биологические виды имеют некоторые внутренние механизмы. Алгоритмы живых существ дают шанс предсказать их поведение, а что с нематериальным миром?
Предположите на секунду, что любой процесс – это динамическая, меняющаяся со временем система.
«Ересь какая-то, со школьных парт же изучаем физику!» — подумаете вы.
Вы правы. Верой и правдой служат нам формулы и законы из мира науки. На этом можно закрыть вопрос, но вы потеряете другую часть знаний. Наука – это череда допущений, при написании формул много чего отбрасывается, при формулировке закона объясняется где именно он работает и так далее. В итоге мы теряем большую часть и неверно описываем физические процессы.
С ЭТОЙ КНИГОЙ Вы поймёте:
– Что наука – это череда допущений,
– Что наука – это поле для размышлений,
– Что теория ХАОСА – это не просто забавная идея, а вполне конкретная междисциплинарная догма,
– Что малозначительные факты могут иметь решающее значение для прогноза этого же явления,
– Случайности не случайны, во всём есть система, просто не всё так уж просто для нас,
– Вы поймёте, что любая область открывается фрактально и готова «поглотить» ваш разум,
ВСЁ ИЗУЧИТЬ НЕ ПОЛУЧИТСЯ, НО У ВСЕГО ЕСТЬ СИСТЕМА.
В «Чёрном лебеде» Талеба мало научных доказательств, здесь вся книга построена на классической физике, эти работы хорошо друг друга дополнят.
Теория ХАОСА возникла из неоткуда, долго не принималась, а в 21 веке вас уже не удивить идеей, что бабочка сможет спровоцировать ураган на другом континенте. Мы много слышим этих нелепостей (в книге их нет) и в общем готовы принять теорию ХАОСА…
А ВЫ ГОТОВЫ?
13 апреля 2022
LiveLib
Поделиться
Unikko
Оценил книгу
Теория хаоса определяется как теория, описывающая поведение нелинейных динамических систем, а самым известным её «термином» является так называемый «эффект бабочки» (взмах крыльев мотылька в Нью-Йорке может вызвать тайфун в Пекине или в общем виде: незначительное влияние на систему может иметь большие и непредсказуемые последствия).
К 60-70-ым годам прошлого века стало очевидно, что классическая наука достигла своих пределов, столкновение с миром сложных саморегулирующихся систем привело к тому, что создание каких-либо упорядоченных моделей мироздания стало невозможным. В сущности, разработка теории хаоса стала завершением неклассической науки и послужила толчком к четвертой научной революции и переходу к современному постнеклассическому этапу развития науки.
В своей книге Глейк в более чем популярной и доступной форме, практически не прибегая к специализированным терминам или сложным вычислениям, рассказывает о зарождении теории хаоса (правда, нужно уточнить — американской истории зарождения), о нескольких учёных-пионерах из разных отраслей наук – математики, физики, биологии, медицины – и их исследованиях в области хаоса. Особенное внимание автор уделяет тому факту, что теория хаоса, по сути, это математическая теория, но хаотическое поведение или состояние присуще самым различным объектам – атмосфере, биологическим популяциям, экономическим, политическим и иным социальным системам, физическим явлениям, — что делает теорию общенаучным знанием, и вместе с тем это область научного знания находится на стыке с философской проблематикой необходимости и случайности. Предмет очень интересный, правда, выбор художественных выразительных средств у автора невелик, поэтому уже к середине книги появляются повторы, а само повествование становится немного скучным, что не лишает книгу её главного достоинства – предоставления доступа широкому кругу читателей к пониманию принципов теории хаоса и истории возникновения науки.
P.S. на «заданную тему» также стоит отметить научно-популярный фильм BBC «Тайная жизнь хаоса».
12 августа 2013
LiveLib
Поделиться
BooKeyman
Оценил книгу
Жизнь есть хаос, так вот.
Прочтению книги предшествовал хаотичный поиск фильма, не претендующего на высокоинтеллектуальные изыски, но успешно убивающего время. В рандомном поиске был найден фильм под названием Хаос с актерами, не оставляющими сомнений в правильности выбора — адреналинщик Стэтхем и Уэсли Снайпс,он же Блэйд.
Собственно, фильм не огорошил, но подтолкнул на внутреннюю необходимость прочтения книги Джеймса Глейка Хаос. Интересовало, что же сподвигло на масштабное преступление героя Стэтхема, и на эксплуатацию идеи сюжета из сериала Хакеры режиссеров фильма.
Не сказать, что книга взрывает умы. Она напичкана сведениями о гиках от науки, которые будучи моральными изгоями продолжали долбить в одну точку.
Что ж, как говорится, респект таким парням — одни против жестокого мира консервативной науки и убогого мира твердолбой профессуры они несли свой свет в безумном хаосе жизни, пытаясь объяснить этот пресловутый хаос и сделав попытку даже его структурировать. Кому — то их попытки казались вандализмом, кто-то собирал навар с их идей (тому пример экономический пересказ идей Мандельброта под авторством Талеба), но идея произведения небезынтереса. Тут тебе и эффект бабочки, и другие штучки, которые могут взбудоражить своей революционностью и свежестью взглядов. Рассуждать о современных тенденциях и гениальности последователей теории хаоса не берусь, но заочно жму руку — хотя бы за смелость и нестандартность мышления.
6 января 2014
LiveLib
Поделиться
Оценил книгу
Спорная книга. И по идеям и по подаче. Читаю только потому, что ее рекомендовал Роберт Сапольски в своих лекциях Биология поведения человека
И редактура странная, если уж автор приводит цитату из Толстого (глава 2), то для российского читателя можно было бы и сообщить, который это Толстой, и не переводить эту цитату с английского, а привести оригинал.
Ничего похожего Яндекс у всех Толстых не нашел.
И каким образом нелинейные системы уравнений являются частью хаоса — непонятно. Особенно если учесть, что в примере с аттрактором Лоренца приводится система вполне себе линейных диф. уравнений.
Ладно, будем считать, что перевод плохой, а не книга.
25 сентября 2016
LiveLib
Поделиться
medbo…@yandex.ru
Оценил книгу
Очень интересная книга. Я хоть человек далёкий от науки, тем более физики, но много интересных вещей для себя отметил, некоторые даже записал. Всем рекомендую.
17 апреля 2023
Поделиться
Иван Григорьев
Оценил книгу
Озвучьте книгу!! Аудиоформата очень не хватает
30 марта 2023
Поделиться
Премиум
(26 оценок)
Читать книгу: «Хаос. Создание новой науки»
Джеймс Глик
О проекте
Что такое MyBook
Правовая информация
Правообладателям
Документация
Помощь
О подписке
Купить подписку
Бесплатные книги
Подарить подписку
Как оплатить
Ввести подарочный код
Библиотека для компаний
Настройки
Другие проекты
Издать свою книгу
MyBook: Истории
Нью-Йорк Таймс
ХАОС создает новую науку.
Джеймс Глейк. Иллюстрированный. 352 стр. Нью-Йорк: Викинг. 19,95 долларов США.
КАКАЯ погода будет в США в следующий день президентских выборов, 8 ноября 1988 года? Те, кто сейчас делает презентацию в Айове и Нью-Гемпшире, подумают, что часть информации имеет жизненно важное значение для их планирования, и у них может возникнуть соблазн потребовать, чтобы Национальное управление океанографии и атмосферы (NOAA) должно немедленно подготовить точные прогнозы на этот большой день. Несколько лет назад NOAA могло бы пообещать сделать все возможное. Сейчас можно было бы без стеснения сказать, что задача невыполнима. Это произошло благодаря развитию новой области прикладной математики, называемой хаосом.
Хаос, что может показаться не совсем очевидным названием отрасли науки, теперь имеет сочувствующего летописца. В амбициозном и во многом успешном популяризаторском эссе Джеймс Глейк, научный репортер The New York Times, написал жесткий и
захватывающий рассказ о том, как за последние 20 лет из кучи нерешенных и часто постыдно игнорируемых проблем науки и математики возникла эта ныне модная область исследований.
Его счет — объяснение хаоса, повешенного
на основе краткой истории области, но это также преднамеренно увлекательная иллюстрация того, как меняется модель науки. Он называет появление концепции хаоса революцией в том смысле,
слово было использовано Томасом Куном, историком науки, для описания неравномерности прогресса науки.
Люди, сказал г-н Кун, держатся за знакомые концепции так долго, как только могут, допуская «сдвиг парадигмы» только спустя много времени после того, как должно было стать ясно, что старых концепций недостаточно. Тем не менее это открытый вопрос является ли возникновение хаоса революцией в несколько чересчур простом смысле г-на Куна или, напротив, одним из тех случаев, когда происходит такое коллективное падение пелены с глаз людей, что, может быть, лучше называют периодом открытий.
Предсказание погоды — самое подходящее место для начала.
Земная атмосфера, состоящая из знакомых нам простых газов и водяного пара, представляет собой не что иное, как сложную механическую систему, которую можно вычислить с помощью
знакомые правила механики. Зная его состояние в какой-то момент, скажем сейчас, можно будет рассчитать его состояние в какой-то момент в будущем, скажем, через 10 минут или даже 10 лет. Так, с начала века метеорологи
усердно работали над созданием системы взаимосвязанных уравнений, с помощью которых можно было бы рассчитать завтрашнюю погоду, зная сегодняшнюю. Только с появлением цифровых компьютеров они смогли
надеются на успех, поэтому численное прогнозирование погоды вызвало большой энтузиазм, когда в начале 19В 60-е годы возможности компьютеров, казалось, соответствовали абсолютной сложности проблемы погоды.
Но, к сожалению, высокий оптимизм быстро развеялся. Никто не спорит с тем, что численное прогнозирование погоды оказалось ценным дополнением к традиционным методам.
Прогнозы погоды более точны, чем раньше. Но мечта уметь считать
погода на несколько недель вперед — например, в день выборов — испарилась. Метеорологи теперь считают, что даже при благоприятных обстоятельствах они едва ли могут рассчитывать на лучший прогноз, чем на 10- или 14-дневный компьютерный прогноз.
Почему такая механическая система, как атмосфера, должна быть такой проклятой? Хаос — это ответ. Мистер Глейк ссылается на то, что он называет парадоксом крыльев бабочки. В других местах, например в Британии, ее называют проблемой чайки.
крылья. Вот в чем проблема: чтобы рассчитать завтрашнюю погоду по сегодняшней, возникает важный вопрос о том, насколько хорошо известна сегодняшняя погода. Будут фактические наблюдения за состоянием Земли.
атмосферу в некоторых местах и предположения метеорологов или компьютеров о состоянии атмосферы между ними. Но карты не говорят точно, где будет идти дождь или где бабочки будут бить крыльями.
Это не имело бы значения для численных прогнозистов погоды, если бы они могли быть уверены, что одинаковые начальные точки всегда ведут к одинаковым конечным точкам. Суть парадокса крыльев бабочки в том, что их нет. Небольшие различия в запуске
точки механических систем через некоторое время могут привести к огромным различиям в их состоянии. Никто не может быть уверен, что бабочка где-то не вызывает возмущения атмосферы, которое при увеличении с течением времени
становится ураганом в другом месте. Естественно, такое поведение следует назвать хаотичным. Развитие во времени механической системы, которая теоретически хорошо изучена, может быть непредсказуемым для практических целей.
Одной из сильных сторон книги г-на Глейка является его искусное использование примеров, подобных этому, для демонстрации вездесущности хаоса. Визиты космического корабля «Вояджер» к Юпитеру и Сатурну показали, что некоторые из спутников этих планет вращаются хаотично. Вместо того, чтобы регулярно вращаться вокруг оси, они кувыркаются, никогда полностью не повторяясь. То же самое и с движением звезд внутри галактики; они не вращаются вокруг центра, как вращаются планеты Солнечной системы. вокруг Солнца, а вместо этого движутся по большим эллипсоидным орбитам, которые никогда полностью не повторяются. Периодические движения, характерные для классической механики, уступают место хаотическому движению.
Вы можете увидеть трансформацию, когда волчок, когда он бежит вниз, царапается на боку.
В совершенно иных отношениях хаос объясняет, почему эпидемии непарного шелкопряда повторяются спорадически, как и вспышки кори. Г-н Глейк аккуратно делает дело
что это также системы, в которых хорошо определены правила временной последовательности, но в которых хаос может возникнуть из порядка.
Он проводит другие, гораздо более глубокие связи, из которых наиболее поразительной является связь между хаосом и изучением геометрических систем с дробными измерениями (так называемыми «фракталами»), ни одномерными (как на линии), ни двумерными. (как в самолете) и так далее. Странно, что эти две довольно новые (и модные) области имели совершенно разное происхождение 20 лет назад, но с тех пор было обнаружено, что они связаны.
Они соприкасаются в нескольких местах; вот один. Возьмите прогноз погоды с помощью компьютера. Если прогнозы ограничены по времени из-за того, что отправная точка плохо определена, почему бы не построить больше метеостанций для сбора большего количества данных? Может быть польза от выполнения
это, но проблема останется в том, что даже усовершенствованная сеть не сможет дать точного описания настоящего состояния атмосферы, в результате чего предсказания будущего снова будут повсюду.
На другом
масштабе, небольшая проблема сохранится.
Точно то же самое происходит и с классической задачей дробных размеров — измерением длины участка береговой линии. Какова длина береговой линии Мартас-Винъярд? Ответ будет зависеть от того, как вы его измеряете. Использование критерия по отметке отлива даст один ответ; линейка длиной в фут (заставляющая измерять береговые лужи) даст другую. И как бы ни уточнялась шкала измерения, его грубость сохраняется — остаются все меньшие лужи. неизмеримо. Если бы Мартас-Винъярд был треугольником с неизрезанной береговой линией и увеличился вдвое, длина береговой линии также увеличилась бы вдвое. Но береговая линия неровная и изрезанная, вдвое больше длина побережья увеличилась бы более чем в два раза, хотя площадь острова увеличилась бы еще быстрее.
Г-н Глейк также амбициозно исследует происхождение хаоса в размышлениях француза Жюля Анри Пуанкаре столетие назад о геометрии различных видов пространства.
У меня ЕСТЬ только две придирки. Первый, второстепенный в данных обстоятельствах, связан с практикой г-на Глейка, стремящегося воплотить свою историю в жизнь, чрезмерно драматизируя анекдотический материал. Он заставляет Митчелла Фейгенбаума из Лос-Аламосской национальной лаборатории ходить по улицам.
Вторая придирка более существенна. Это революция в науке или что-то другое? Г-н Глейк прав, говоря, что 20 лет назад подстрекателями хаоса была небольшая группа разрозненных людей, в основном математиков и физиков, но я подозреваю, что он
возможно, они переоценили степень интеллектуальной борьбы, скованной бременем прошлых условностей. В целом они быстро оправдали себя, а их взгляды приветствовались как прикладными
учеными и теми, кто ищет еще более глубокие связи, чем выявленные до сих пор. Вряд ли когда-либо могла быть более легкая революция. Это также было очень весело, как это хорошо показывает г-н Глейк.
книг Джеймса Глейка и полные обзоры книг
Genius: Life & Science of Rich
Джеймс Глейк, автор Pantheon Books 27,5 долл. 1988) лучше, чем сам субъект в «Какое вам дело до того, что думают другие люди?» К его чести, Глейк не пытается. Скорее, он изображает «любопытные…» Фейнмана.0003
ПРОЧИТАТЬ ПОЛНЫЙ ОБЗОР
Хаос: создание новой науки
Джеймс Глейк, автор Penguin Books $20 (352 пенса) ISBN 978-0-14-009250-9
Здесь Глейк предприимчиво пытается описать революционную науку о «хаосе», вызывающе абстрактный новый взгляд на природу с точки зрения нелинейной динамики. «Новаторская книга о том, что, по-видимому, является будущим физики», — похвалил PW….
ПРОЧИТАТЬ ПОЛНЫЙ ОБЗОР
Быстрее: ускорение почти всего
Джеймс Глейк, автор Книги Пантеона $24 (336 пенсов) ISBN 978-0-679-40837-6
Технологические достижения в области измерения времени и устройств для экономии времени подпитываются постоянно ускоряющимся темпом нашей жизни.
Или это наоборот? Глейка, дважды номинированного на Национальную книжную премию (за «Хаос: Создание новой науки» и…
ПРОЧИТАТЬ ПОЛНЫЙ ОБЗОР
Путешествие во времени: История
Джеймс Глейк. Пантеон, 27,95 долларов США (352 пенса) ISBN 978-0-307-90879-7
В ослепительном путешествии по концепции времени научный летописец Глейк (Информация) объясняет, что «как и все слова, время имеет границы, под которыми я подразумеваю не твердые и непроницаемые оболочки, а пористые края». рассмотреть…
ПОЧИТАТЬ ОТЗЫВ
ИСААК НЬЮТОН
Джеймс Глейк, Автор . Пантеон $ 22,95 (288 пенсов) ISBN 978-0-375-42233-1
Самые известные произведения Глейка относятся к одной из двух категорий: яркие исследования персонажей или широкий синтез научных тенденций. Здесь он соединяет два жанра с биографией человека, который был символом новой научной парадигмы, но это
ПРОЧИТАТЬ ПОЛНЫЙ ОБЗОР
Путешествие во времени: история
Джеймс Глейк, прочитанный Робом Шапиро.