Бабочка Лоренца

Среди самых модных концепций в науке последних лет фигурирует «хаос». Записные поклонники уравнений знают, что это многозначное слово подразумевает странное поведение некоторых «нелинейных динамических систем», то есть невозможность предвидеть развитие явления, хотя оно и описывается уравнениями, детерминистскими донельзя. Априори предсказуемые, некоторые физические явления перестают следовать какому-либо закону и становятся хаотическими. Простой маятник может «сойти с ума» под действием бесконечно малого возмущения, а Солнечная система, служащая образцом регулярности, на самом деле пребывает в состоянии неустойчивого равновесия: через несколько миллионов лет она будет напоминать известный рекламный ролик одного газированного напитка, в котором планеты скачут с большим неистовством, чем тинейджеры шестидесятых. Не говоря уж о хаотической природе земной атмосферы — мы ежедневно получаем доказательства в виде ошибочных прогнозов погоды. Об этом еще в 1902 году писал в своей книге «Наука и гипотеза» Анри Пуанкаре: «На одну десятую градуса больше или меньше в такой-то точке… и циклон разразится здесь, а не там». А русский математик Колмогоров не преминул развить это любопытное наблюдение, хотя и не смог прийти к наглядным выводам по причине отсутствия достаточно мощного компьютера.

Именно метеорологу Эдварду Лоренцу довелось в 1972 году продемонстрировать возникновение знаменитого «детерминистского хаоса», немедленно давшего заметный толчок всем разделам науки. Менее известно, что он вторгся также в литературу и кино — но не через поголовное увлечение нелинейной динамикой, а благодаря удачной метафоре, ее символизирующей. Желая проиллюстрировать, как совершенно незначительное возмущение может столкнуть систему в хаотическое поведение — физики замысловато называют такое свойство системы «чувствительностью к начальным условиям», — Лоренц выступил с докладом, озаглавленным (впрочем, не им) так: «Может ли бабочка в Бразилии взмахом крыла вызвать смерч в Техасе?» Что там смерч — эта бразильская бабочка повлекла за собой целую бурю на страницах журналов и газет, ибо верно говорят, что хороший пример порой важнее, чем длинный расчет. «Эффект бабочки» стал обязательным элементом любой попытки научной популяризации — идет ли речь о лирическом отступлении внутри научной статьи или о сценарии рассчитанного на успех кинофильма. Так, герой Роберта Редфорда в «Гаване» Сидни Поллака озадачивает свою партнершу рассказом о способности стрекозы у побережья Китая вызвать ураган в Карибском море, а математик из «Парка юрского периода», предсказывая катастрофу, ссылается на китайскую бабочку, послужившую причиной бури над Нью-Йорком.

Этот новый научный миф представляет особый интерес, поскольку легко проследить, как он родился и развивался. Первый сюрприз: метафора, ставшая знаменитой, принадлежит вовсе не самому Лоренцу — он утверждает, что пользовался образом чайки, а вовсе не бабочки. Бабочку же придумал Филип Мерилиз, организатор конференции, в которой принимал участие Лоренц. Что до успеха метафоры, то его, по всей видимости, принес бестселлер американского журналиста Джеймса Глейка «Теория хаоса», где первая глава называлась «Эффект бабочки». После чего миф о бабочке уже полетел на собственных крыльях, производя фурор в научно-популярной литературе. В ней можно найти великое разнообразие бабочек, а также мотыльков, стрекоз и всевозможных чешуйчато- и жесткокрылых, машущих своими крылами в самых экзотических местах. В отличие от Африки (обойденной стороной, вероятно, из-за того, что там хаос — не просто метафора) леса поймы Амазонки и Дальнего Востока упоминаются наиболее часто, а за ними неизвестно почему следуют Сиднейский залив и Китайская стена. Встречается даже парижская бабочка, изменившая климат Парижа, — случай совершенно нетипичный, так как обычная схема предполагает, что экзотическая бабочка, резвящаяся среди антиподов, вызывает климатическую катастрофу в каком-нибудь как нельзя более привычном для нас месте.

Но даже если исключить эту франко-французскую бабочку, можно заметить, что идеальная схема в точности соблюдается только у американских авторов. Изучение полусотни «эффектов бабочки», перехваченных в полете французской или англосаксонской научной литературой, показывает, что все американцы упоминают Соединенные Штаты, и только один из шести французов упоминает Францию. Так что «эффект бабочки» воспринимается как преимущественно американское явление; то же, впрочем, можно сказать и о теории хаоса, разработка основных приложений которой (главным образом в биологии и социальных науках) стала частью университетской жизни Америки. Этим подчеркивается, разумеется, нарастающая американизация науки и демонстрируется мифологический прием «похищения истории», если пользоваться выражением Ролана Барта. Объект может стать мифическим, только если он нов, свободен от исторически обусловленной нагрузки: как хаос, так и «эффект бабочки» должны были непременно обрести невинность, забыв о своем давнем происхождении. Пуанкаре, Колмогорова и всех прочих нельзя включать в историю хаоса. Откуда взяться столь древним предшественникам у «новой науки» Джеймса Глейка?! Вот почему, тщательно стерев из памяти все европейские и русские работы по хаосу, американские ученые и журналисты занялись выведением бабочки, творящей катастрофы исключительно в Америке.

Но, лишившись предшественников в мире науки, «эффект бабочки» оказался окружен предками из мира литературы — в маленьком тексте Артура Шницлера «Тройное предупреждение», в романе Джорджа Стюарта «Буря», где один метеоролог утверждает, что человек, чихнувший в Китае, может вызвать снегопад в Нью-Йорке, и в рассказе Рэя Брэдбери «И грянул гром», появившемся в 1948 году. Там повествуется о необычном сафари: охоте на тираннозавра, организованной в 2055 году некоей фирмой, пользующейся машиной времени. Чтобы не вносить возмущений в прошлое, чреватых непредсказуемыми последствиями в будущем, охотники обязаны все время оставаться на металлических мостках… но герой рассказа Эккельс падает и делает несколько шагов по грязи. Вернувшись в 2055 год, он обнаруживает, что его страной правит отвратительный диктатор. Снедаемый тревогой, Эккельс осматривает свои подметки:

…Там была восхитительная бабочка — окаймленная грязью, украшенная зелеными и черными згзагами, но, увы и увы, мертвая.

— О нет, только не это, — вскричал Эккельс. — Только не бабочка!

Присмотревшись повнимательнее, можно ясно увидеть еще один важный этап рождения мифа: удаление исходного смысла. В самом деле, выделяются два основных типа «эффектов бабочки». В первом, покорно следуя первоначальной метафоре Лоренца-Мерилиза, действие, произведенное в Бразилии, вызывает катастрофу в Соединенных Штатах. Во втором, сохраняя верность Джеймсу Глейку, движение крыла в Китае отзывается в тех же Соединенных Штатах. Вместо того, чтобы приспосабливать метафору для достижения собственных целей, авторы предпочитают использовать готовую версию made in USA, жертвуя уместностью ради того, что они считают научной обоснованностью, и забывая о педагогической ценности примера, исходной целью которого было дать простую и забавную иллюстрацию, поясняющую сложную концепцию. Тот же механизм просматривается в распространении идеи хаоса. За отправную точку неизменно берется один из двух основных его типов, откуда совершается переход к самым шатким оценкам, особенно в социальных науках: это физический хаос, хотя соотношение между физическими и социальными системами совсем не ясно, и еще менее надежное представление, развитое биологами на основании наблюдений за нашими сердечными ритмами или нейронами в обонятельной луковице зайца. И здесь тоже неизбежна прямая аналогия между индивидуумом и нейроном или обществом и Солнечной системой без малейшей попытки внести уточнения, чтобы смячить столь прямолинейный перенос понятий.

На что же употребляют свой критический ум наши исследователи? Вовсе не на анализ понятия «хаос» и его приложений, а на критику «эффекта бабочки»! По правде сказать, математики и физики не прикасаются к бабочке без перчаток. Сам Лоренц в своем выступлении 1972 года уочнял, что если бы бабочка могла взмахом крыльев вызвать смерч, которого иначе не случилось бы, то она точно так же смогла бы остановить начинающийся смерч[45]. А один французский исследователь не так давно решился на прямую конфронтацию: «…Привлекательный образ бабочки, машущей крыльями на одной стороне панеты, вызывая смерч на другой, неточен, так как существует диссипация ошибки очень малых масштабов». Если верно замечание, что бабочек, летающих обычно в спокойном воздухе, с меньшим основанием, чем чаек, можно заподозрить в том, что импульс от удара крыльями будет экспоненциально усиливаться, пока не вызовет циклон, то придется согласиться и с тем, что невинная метафора в конце концов заменила теорию, которую должна была всего лишь проиллюстрировать. Причем заменила до такой степени, что критика, которую следовало бы направить против самой теории, оказалась направленной исключительно против ее иллюстрации. Не остается сомнений: мы имеем дело с новым мифом, вылупившимся из своего кокона.

Примечания:

4

Но о котором теперь помнит каждый. Архимед преодолел века, ничуть не утратив своей славы. В XVII веке, напоминает Мишель Отье, Паскаль выводит лишь двух персонажей в своих размышлениях о чинах — Иисуса Христа и Архимеда. В своем позитивистском календаре Огюст Конт дает имя Архимеда четвертому месяцу, посвященному культу античной науки. Архимед оказывается единственным ученым среди таких известных имен, как Моисей, Гомер или Цезарь. (Здесь и далее, за исключением особо оговоренных случаев, примечания автора.)

45

Иногда можно заметить даже, так сказать, «негативный эффект бабочки», поскольку нередко обнаруживаются, главным образом в Англии, колонии «заблудившихся» бабочек-монархов (Danaus plexippus), распространенных в Мексике.