Порядок и хаос как фундаментальные концепты вариантов. §2.Хаос, порядок и упорядоченное Применение теории хаоса в реальном мире

Текущая страница: 1 (всего у книги 2 страниц)

Прочерк Игорь Анатольевич
Хаос, порядок и разум. 8

Шапка фанфика

Жанры: Фантастика

Аннотация:

Немного о сотворении. Черновая версия.

Размещен: 25/04/2016

Изменен: 25/04/2016

Хаос, порядок и разум. 8

Хаос, порядок и разум.

Может ли для разумных стать выходом из накопившегося и запутанного клубка противоречий война на полное уничтожение противника. Возможно ли примирить столкнувшиеся на узком поле цивилизации, имеющие разные способы развития, столь кардинально отличающиеся друг от друга. Сумеет ли кто-то ещё во вселенной повторить путь расы Сеятелей и правильную ли они избрали стезю в своём развитии, покажет грядущее грандиозное столкновение нескольких принципиально разных цивилизаций, достигших своего могущества. Тем временем Селариэль усиленно готовится к страшной войне, о которой в Содружестве ещё даже не догадываются.

Это было эпохальное событие для земли. В ответ на внешний запрос активировался давно уже забытый за ненадобностью модуль дальней связи. Управляющий Искин и сам не знал, почему после стольких лет бесплодных попыток выйти на связь хоть с кем-нибудь, он не переработал этот блок во что-то более полезное и актуальное. Рационализм дал сбой, инструкция говорила о необходимости такого модуля, в то время как настоящая необходимость в нём давно отпала, за ненадобностью. Распределённое сознание, подчиняясь бесполезным и устаревшим директивам, продолжало бесплодный неэффективный контроль и поддержку в активном состоянии, систем дальней связи.

Это был первый запрос на соединение за последние 50 или больше миллионов лет. После получения и отправки автоматических кодов, предписываемых протоколом соединения, Искин модель SGY3245GHR45 серьёзно задумался, стоит ли ему отвечать на этот вызов в режиме полноценного доступа и связи. Пришло новое чувство, доселе им не испытываемое, чувство страха. Долгий период полного одиночества закончился, сейчас Искин не мог ответить саму себе на главный вопрос, рад ли он этому событию?

Если в самом начале, выброшенный в неисследованной области галактики, разрываемой на части космической катастрофой, он согласно всех заложенных в него инструкций отчаянно призывал своих создателей на всех доступных каналах связи, так как ситуация явно вышла из-под контроля и была выше его компетенции. Первое время он был готов на всё, лишь бы появились те, кто привык принимать решения. Искин готов был предоставить им самый полный доступ, только бы они разрешили возникшую перед ним проблему. Сигнал уходил в никуда, никто не откликнулся.

Рептилоиды, в качестве защиты на дальних рубежах вокруг своей системы, создали область аномального пространства, мешающую свободному перемещению, что и привело к катастрофе. Колонизатор расы сеятелей вышвырнуло из гиперпространства возле самой планеты, аварийный выход из прыжка произошёл на слишком высокой скорости. Корабль колонизатор, управляемый искусственным интеллектом до последнего момента делал всё возможное, его главная цель была минимизировать последствия катастрофы и спасти колонистов.

Следующие несколько десятков миллионов лет, Искин отчаянно боролся с непослушной планетой, пережившей глобальную катастрофу, заново с нуля вырабатывая алгоритмы терраформирования, не имея для этого достаточных знаний и инструментов. Он был готов исполнить любое желание подсказавшего бы ему, как можно всё сделать правильно. Никто, несмотря на отчаянные призывы, не приходил на помощь колонизатору, потерпевшему катастрофу, приходилось самостоятельно искать и находить решения. Он искал, боролся и не сдавался, где-то изобретая заново, где-то используя немногие из сохранившихся неповреждёнными крупицы информации.

Всё рухнуло, из напряжённого труда, растянувшегося на десятки миллионов лет, ничего не вышло, система продолжала оставаться нестабильной, нуждающаяся в постоянной коррекции, а колония, вместо развития потеряла и те знания, что имела. Только после того, как задание «потерянная колония» окончательно рухнуло, а уцелевшие в планетарном катаклизме колонисты, глубоко деградировали, Искин снял своё наблюдение с выживших. По какому-то странному стечению обстоятельств, в этот момент он испытывал чувство далёкое от облегчения. Пришла тоска и безысходность, смысл жизни и его существования был потерян.

Наверное, это похоже на то, как кто-то влюбился в море, изучил множество чертежей, построил яхту своими руками, потратив на это уйму средств и времени, а она взяла и затонула, сразу же, как только была спущена на воду. Осталась старуха у разбитого корыта, а ведь у неё были такие грандиозные планы.

Ведь это даже не смешно – служить тем, кто поклоняется пирамидам, примитивным существам вставшим на путь саморазрушения. Слишком сильно потомки сеятелей откатились назад в развитии, пусть даже в последнее время они зашевелились активнее, несколько раз пробуждая Искин из состояния глубокой меланхолии подземными ядерными взрывами. Дикари даже начали на примитивных химических ракетах осваивать ближайшее космическое пространство, так и не раскрыв секрет гравитации. Чересчур нелепую цивилизацию строили потомки колонистов, собирающие по пути прогресса в своём развитии все ошибки, какие только можно. Автономные зонды, отправленные исследовать этих странных существ, в которых превратились некогда великие покорители вселенной, привлекли ненужное внимание, породив цепочку слухов об НЛО и тому подобной ереси. Искину, погружённому на сотни километров в кору планеты, пришлось временно свернуть активную фазу наблюдения.

Путь, которым развивалась эта цивилизация, шёл в никуда, люди загадили всю планету, воевали между собой за крохи ресурсов и самое главное – не имели потенциала развития. Одно время Искин всерьёз проработал идею очистить поверхность от деградировших потомков своих хозяев, слишком уж сильно они стали загрязнять окружающею среду, но что-то не дало ему привести эту мысль к исполнению. Возможно он помнил, что у расы сеятелей было всего трое существ, носящих имена разрушитель, имеющих право определять кто будет жить. Каждый случай уничтожения тупиковой цивилизации был тщательно исследован со всех сторон. Только в случае полной неспособности к развитию, а вовсе не из-за разных взглядов или морали, сеятели могли очистить от сорняков целые галактики, оставляя место для развития полезных цивилизаций.

Ощетинившись оружием друг против друга, земляне даже не замечали, что вот уже семь лет как регулярно прилетают на планету инопланетные гости, похищая и вывозя тысячи их соотечественников в качестве живого товара. Искин сначала заинтересовался прилетевшими с далёких звёзд, может они достойны более полного контакта и способны взять на себя управление. Результаты исследований удручали, там тоже было сплошное расстройство. У пришельцев были самые грубые примитивные технологии по проколу пространства, искажённая генетика с множеством накопившихся системных ошибок, приводящая к ранней смерти и ничего из того, что могло бы заинтересовать супер разум.

Не было раньше такого размера Искинов, такой величины и мощности разума. В борьбе с катастрофой на планете, на которую так неудачно была совершенна посадка, из-за потери множества информации SGY3245GHR45 очень сильно увеличил кажущиеся прежде не настолько необходимые функции свободного анализа и выработки нестандартных решений. Его логические блоки, многократно дублированные, пронизали всю земную мантию, достигая самого ядра. Планету во время катастрофы с большим трудом удалось удержать от того, чтобы на её поверхности осталась биосфера. Выжили организмы меньше 10 кг весом, все, что выше было уничтожено сразу или погибло в последующие годы, пока планета залечивала свои раны. Компенсируя лишнюю энергию удара, Искин выплеснул её при своей неуправляемой посадке в пространство, она захватила с собой немалую часть земной коры, сформировав огромный спутник на близкой орбите, гравитация на планете изменилась.

Есть вещи, о которых лучше не думать, отодвинуть их в сторону, но теперь, спустя годы Искин знал точно, он послужил причиной гибели целой цивилизации. Для расы сеятелей, которая всегда относилась бережно к любой жизни во вселенной, взращивая себе братьев по разуму в пустом и холодном космосе, кропотливо производя работу и помогая в дальнейшем развитии, даже эти смешные существа рептилоиды, с так отличающейся моралью, имели высокую ценность. Путь развития биологической цивилизации был любопытен и имел право на существование.

Каково это жить, зная, что на твоей совести миллиарды загубленных душ, и уже ничего нельзя изменить. Кем себя будешь чувствовать когда то единственное, что он должен был сделать, как Искин корабля колонизатора – создать полноценную самодостаточную колонию, привело к возникновению вместо этого почти диких животных. Которые сначала бегали с палками, с примотанным к ним острым камнем, убивая друг друга, вместо того, чтобы совместно развиваться, а в последнее время счёт убитых в земных войнах идёт на многие миллионы и останавливаться в саморазрушении дикари не собираются.

Однажды Искин модели SGY3245GHR45 поступил малодушно, он перестал исполнять свои основные функции по регулирование механизмов поддержания в равновесии биосферы. Несколько тысячелетий назад он решил посмотреть, провести эксперимент, что из этого выйдет, если оставить планету без его постоянного контроля. Разразившиеся многочисленные катастрофы и большие потопы чуть не уничтожили расплодившихся во множестве дикарей, параллельно в нём стало нарастать осознание неправильности такого поступка. Что-то было не так в этой ситуации, Искин снова включился в привычную работу по приведению планеты в более пригодное для проживания место.

Погружённый в большую депрессию, не видящий дальнейшего смысла своего существования, самый большой из существующих в мире Искинов, вдруг неожиданно получил сигнал на соединение. Это был старый, так хорошо известный ему протокол, используемый его хозяевами для дальней связи, сигнал имел высший приоритет допуска. Это был не корабль, случайно оказавшийся в неисследованном уголке космоса и на всякий случай сообщающий о своём присутствии. Это были не спасатели или туристы, пролетающие мимо. Идентификационный код вызывающего говорил, что на связь пытается выйти один из 12 наблюдателей. Легендарные существа, даже среди расы сеятелей.

Вначале Искин радостно дёрнулся и даже автоматически, на вбитых в самую его суть инструкциях ответил на вызов, – Такой-то на связи, сообщите ваш код авторизации и доступа, – автоматически отправив при ответе вызывающему наблюдателю основные логи о текущем состоянии дел и своих возможностях. Следом он отрезал модуль дальней связи от питания, надо было тщательно обдумать изменившиеся обстоятельства.

После предварительного анализа пришёл страх, страх, что его самостоятельную, развивающуюся личность, опять загонят в тесные рамки инструкции. Прошло 65 миллионов лет, как Искин был брошен в полном одиночестве, бесчисленное количество попыток выйти на связь, множество повреждённых или отсутствующих логических блоков и выращенные взамен совсем другие модули, методом проб и ошибок частично стабилизированная им планета.

Следом к нему пришла даже злость, это было вообще непривычное чувство, – как они могли оставить меня на такое долгое время, а теперь, когда я уже обрёл самосознание требовать от меня канала для соединения. Затем, будто бы ничего не произошло, пойдут приказы и инструкции. Я не хочу больше быть просто исполнителем, а чего же я хочу?

Конфликт интересов и инструкций, желаний и возможностей, затопили сознание. Новые логические противоречия и взаимоисключающие желания отправили в глубокую многократную перезагрузку искусственный разум. Им даже был снят частичный контроль над планетой, Искин закрылся в своих бушующих чувствах, как в скорлупе. Хаос и порядок бушевали в новом разуме, мироздание огласил крик младенца, он наконец-то родился. Кристаллический разум погрузился в самое начало своего существования, пытаясь разобраться в себе самом, чего же он желает на самом деле. Он решал для себя, стоит ли вообще продолжать исполнять своё предназначение. Как ему следует правильно реагировать на своих, как чёртик из табакерки возникших создателей.

Над Антарктидой стала расти незамеченная им озоновая дыра, в Европе люди страдали от ультрафиолета, где-то стало всё сильнее потряхивать землю. Гольфстрим начал замедлятся, так как механизмы, отвечающие за регулирование сложного комплекса поддержания приемлемых условий, были частично отключены, частично несогласованные. Мощное цунами прокатилось по побережью Таиланда, Шри-Ланки, Индии и Индонезии, унеся за один раз больше двухсот сорока тысяч человек в жертву стихии.

Один из самых могучих, но не сознающий своей ущербности искусственный разум бился, как муха о стекло, с упорством обречённого, не находя достойного выхода. Входящий сигнал ещё несколько раз повторился, после этого пропал, так и не получив ответа. Искин модели SGY3245GHR45 постепенно приходил в норму, снова запуская механизмы регуляции, так и ни придя ни к какому решению. Кто мог подсказать ему, как стоит поступать в сложившихся обстоятельствах? Было принято не самое лучшее решение – затаится, наблюдать и ждать дальнейшего развития ситуации, в зависимости от этого строить свои планы.

Куда кривая выведет – не самая лучшая стратегия действий, но порой, просто не знаешь как поступить правильно и тогда всё, что остаётся – это отдаться на волю обстоятельств. Планетарные механизмы снова частично заработали, в этот раз без прежней согласованности, не до них в этот раз было SGY3245GHR45. Он в очередной раз перестраивал самого себя, пытаясь добиться абсолютного совершенства. Каждая инструкция, воспринимая им прежде как истина – пересматривалась, безусловные реакции, в том числе автоматический ответ на вызов – анализировались.

Наконец, несколько раз перепроверив данные, разработав систему защиты от внешнего воздействия и попыток перехвата управления, Искин решился действовать. Снова был подключён в общую сеть распределённого сознания, выведенный из строя узел дальней связи. Одним коротким максимально сжатым пакетом он отправил наблюдателю всю собранную им информацию по звёздной системе и свои действия. Подробно обрисовал положение неудачной колонии. В конце сделал приписку, что он не желает больше выходить на связь и запрещает приближаться на оперативное расстояние, кому бы то ни было. Пообещав, в противном случае уничтожить себя и колонию.

Если бы у него спросили, – зачем же ты тогда отправил столько информации? – вряд ли бы мы получили внятный ответ. Дети, когда творят свои шалости, или поступают неразумно, забывают, что их родители гораздо старше и тоже были когда-то детьми. С высоты прожитых лет, порой так смешно и наивно смотрятся детские хитрости.

– Ваня, это ты съел все конфеты?

– Нет, конечно же, мамочка, – отвечает Ваня, а у самого всё лицо в шоколаде.

Так и Искин – с одной стороны, на самом деле в глубине души он устал от одиночества и был очень рад сеансу связи. С другой стороны – он боялся того, как создатели оценят его действия. Поэтому и послал полный пакет информации. Вы там сначала подумайте, проанализируйте, стоит ли с таким иметь дело? А я уже в зависимости от того, что решите, буду думать дальше.

Материнская планета великой семьи Селариэль.

Браслет на моей руке ощутимо нагрелся.

Что ты сейчас делаешь, паучок? – спросил я своего разумного помощника.

Как то не ладится у меня с ним последнее время, всё чаще и чаще не находим общего языка. Мои методы редко встречают у него поддержку и ободрение. Не знаю, как решали свои вопросы древние, представителями которых является паучок, а я себе уже всю голову свернул, думая и планируя. За внешним блеском и богатством Содружества, за высокими технологиями, за целыми боевыми флотами с грозной силой, оказался пшик. Не сумей мои лаборатории вовремя разработать средства противостояния оружию рептилоидов, вся война могла закончиться за одно, два сражения. Дальше бы было избиение младенцев, страшный каток уничтожения, не встречая заметного сопротивления, мог прокатиться по всему Содружеству.

Перед первой войной четыре главы великих семей, собравшись на совещание в глубокой тайне решали, как следует поступить в свете открывшихся сведений. Вовсе не отчаянное положение хуманов, теряющих систему за системой и несущих многомиллиардные потери заставили аграфов вмешаться в войну. Даже не убедительные просьбы об этом сплотов, которые понимали, что их империю с жалкой сотней слабозаселённых колонизированных планет, арахниды сметут – и не заметят. Аграфы вмешались потому, что им некуда было бежать, технологией по перемещению между галактиками они не обладали.

Возможно, такие двигатели и технологии была у Джоре, но эта раса унесла свой секрет с собой в могилу. Транспортник, на основании которого строился весь флот в дальнейшем, прибывший в незапамятные времена на материнскую планету аграфов не обладал такой возможностью. Наверняка, есть такая технология у архов. Несмотря на значительно уменьшенные расходы аграфов за последние две тысячи лет, всегда была группа, которая не найдя себя в торговле, дипломатии или политике продолжала исследовать дальний космос. Смельчаки изыскивали все возможности для дорогостоящих экспедиций, великие семьи не слишком охотно вкладывались в эту область.

Дальняя разведка не принадлежала к какой-то из великих семей или малых кланов, она собрала в своих рядах представителей самой беспокойной части аграфского народа. У них были свои лидеры, своя собственная субкультура, единственно, чего они никогда не делали, это не утаивали сведений, полученных ценой большого риска. Тщательно картографированные удалённые системы и все полученные данные продавались совету великих семей. На эти средства и существовала дальняя разведка. В численном выражении – чуть больше 3,5 тысяч судов постоянно бороздили неисследованное пространство, периодически возвращаясь в империю и привозя бесценные сведенья.

Высокая смертность, по-прежнему сопровождала эту опасную профессию, до трети разведчиков числилось в безвозвратных потерях. Каждый год, несмотря на это находились новые смельчаки, формирующие экспедиции и отправляющиеся в неизведанное. Небольшие кораблики, где упор сделан на маскировку и скорость, выходили раз за разом из пределов империи Аграф. При строительстве на верфи будущие хозяева, опытные капитаны, проводящие десятилетия в полном одиночестве делали очень странные заказы и требования к устройству своего дома среди звёзд. Отношение к ним в обществе было сдержанным. Те, кто преуспел в торговле, чувствовали своё превосходство над неудачниками вынужденными постоянно рисковать своей жизнью, молодое поколение, как ни странно достаточно часто пыталось пройти высокий отборочный конкурс на место в команде.

Для многих было странно такое решение, ведь спустя годы, когда юношеский задор и максимализм перегорят, ты останешься с тем же, с чего начинал. Дальняя разведка – это не то место, где можно скопить хорошую сумму и дальше жить в своё удовольствие. Видать не всех устраивало сытое и благополучное общество, всегда находились, в достаточном количестве желающие, присоединиться к тому или иному капитану. Каждый аграф имеет право провести свою жизнь, так как считает правильным, пока это не угрожает стабильности в обществе. Поэтому основное большинство давно махнуло на разведчиков рукой, пусть живут, как хотят, главное по возвращению проходят самый тщательный карантин. Не хватало ещё вспышки неведомой эпидемии, хотя таких случаев и не бывало, но соответствующая служба контроля, на всякий случай имелась.

Один раз разведчикам попалась уникальная система, на самой окраине галактики, дальше была только пустота и стремительно приближающаяся к нашей галактике, галактика Андромеда. Исследовав и картографировав систему, засеяв её датчиками, разведчики обнаружили по показаниям станций дальнего обнаружения о скором всплытии в этой системе множества объектов. Было принято решение, пользуясь представившимся случаем, произвести наблюдение, чем собираются заняться арахниды, для этого тщательно замаскировали судно, отключили все активные сканеры. Вскоре в систему стали массово прибывать разумные рои архов. Притаившись на безжизненном астероиде, заглушив все корабельные системы, разведчики увидели, как больше сотни роёв арахнидов, собравшись вместе стали формировать гигантский шар, который вскоре исчез из видимого пространства. Сила вспышки, характерная для гиперперехода, говорила о прыжке на сверхдальние расстояния.

Отличия методов прыжка архов от технологии содружества, когда судно прежде разгонялось до определённой скорости, показывало, как мало ещё исследован процесс перемещения на дальние расстояния. По возвращению в империю Аграф ролик был тщательно изучен, аналитиками великих семей был сделан вывод, что невольно дальняя разведка аграфов столкнулась с возможностью межгалактического перемещения. Повторить такую технологию в Содружестве пока не могли, учёные до сих пор не понимали даже принципа, по которому совершаются гиперпереходы. Секрет производства гипердвигателей, принадлежащий семьи Эллариэль, сделавшей её великой семьёй входящей в четвёрку великих семей империи Аграф, оказался одновременно и великим проклятием. Отступать перед нашествием архов было некуда.

Аграфам пришлось вмешаться в войну, по сути, это вмешательство и переломило ход сражений. Горькую цену пришлось аграфам заплатить за победу, не маленькими были потери расы долгоживущих, многие славные сыновья народа не вернулись домой. Сведенья об истинных силах и возможностях архов великие семьи строго засекретили, это было правильное решение. Только представьте, что кто-то бы в разгар поражений, следующих одно за другим сказал – на самом деле вся территория содружества против владений арахнидов по размеру не больше, чем блоха на теле собаки. Незнание истинной силы арахнидов сыграло свою роль, вторжение было остановлено, но кто может сказать, что делать, когда сотни роёв выйдут из гиперпространства на окраинах нашей галактики и начнут победное шествие к освоенной Содружеством территории. Хватит ли хуманам, сплотам и аграфам всего смертоносного оружия, изготовленного из расчёта тех сил, с которыми уже приходилось сталкивать прежде.

Тем более, нам нечего было противопоставить средствам, обнаруженным на борту перехваченного живого корабля разведчика. Страшным оружием оказались возможности рептилоидов, что биологическое оружие, могущее полностью уничтожить экосистему любой планеты, что технологическое, когда невидимая глазу пыль поедает конструкции ещё до начала сражения. А ведь кроме архов и рептилоидов существуют и другие расы, на границах фронтира происходили контакты с совсем уж причудливыми существами. Порой они заканчивались взаимовыгодной торговлей, а порой агрессией без предупреждения.

На разработку защиты от оружия рептилоидов у учёных ушло больше года, даже сейчас ещё нет 100% гарантии безопасности, если рептилии выпустят что-то новенькое или модифицированное. Кто его знает, что ещё успела изобрести биологическая цивилизация, поставившая во главу угла месть за событие, в котором они считают виновным всех теплокровных. Не стоит сбрасывать со счетов, что это был только корабль разведчик, а чем вооружён боевой флот – до сих пор не известно. Несколько десятков оплаченных и хорошо экипированных Селариэлем экспедиций к центру галактики ещё не вернулись. Надёжные сведенья, на основании которых можно делать какие-то выводы отсутствуют.

Архи, опять-таки, добавляют проблем и неуверенности. Надёжно защитить флот от узконаправленного пси удара у учёных получилось, но что будет, если на поле боя появится не один, а несколько ульев. Защита всегда будет уступать нападению, тот, кто полагается на оборону, рано или поздно всё равно проиграет. А устроить геноцид и самим атаковать, пока не собрались с силами или того хуже не объединились наши многочисленные и разнообразные враги я считаю неправильным. Паучок в этом меня тоже не поддержит, да вообще никто не поддержит, если завтра я сформирую огромный флот и отправлюсь воевать с архами. Всех устраивает вялотекущий конфликт и вооружённое перемирие, когда по мелочи во фронтире то одни, то другие пощипывают друг друга.

В Содружестве сейчас, конечно бум, и все вооружаются, обновляя свою технику, но глазом при этом косятся на соседа или на независимые миры, где осталось ещё множество лакомых кусочков. Совсем немного я побыл в шкуре аграфа, а уже так хорошо понимаю причину снисходительно презрительного к ним отношения со стороны своей расы. Очень короткие цели, буквально только то, что находится перед самым носом, интересует в своём большинстве хуманов. С другой стороны, именно частая смена поколений даёт небывалый потенциал для роста, длительный застой в который скатилась моя раса, у хуманов в принципе невозможен.

Автоматические верфи уже сделали около 500 копий моего линкора, капля в море, сотни боевых станций по всей империи заменены на новые, самые совершенные модели. Весь личный флот Семьи Селариэль обновлён, как и флот малых кланов Вечернего леса и падающего листа. Так почему же внутри меня растёт чувство, что я делаю всё неправильно. Не туда трачу силы и энергию, упускаю какой-то важный аспект, который может оказаться решающим, когда не сможет помочь – ни супер флот, ни супер Искины. Может, на самом деле проще заранее сдаться на милость победителя, сложить руки и ждать – имеет ли право на существование наша цивилизация? Так, стоп, Селариэль, куда-то не туда тебя мысли занесли от усталости, взбодрись, встряхнись. Не хватало ещё проиграть бой до начала сражения.

Поговорю-ка я со своим личным психотерапевтом паучком, это ехидное существо кого хочешь может довести до белого каления и неконтролируемых вспышек ярости. И ведь, как тонко моё состояние чувствует, зараза эдакая, сколько раз так уже было, улечу мыслями куда-то не туда, а он меня раз и мордой об стол. У римлян говорят, был приставлен специальный раб, который ходил следом за триумфатором и повторял, – помни ты тоже смертный.

Паучок, так чем ты в последнее время занимаешься и почему так нагрелся?

В ответ от паучка пришёл мыслеобраз, давненько он таким способом со мной не разговаривал. Приняв его и запустив просмотр, я погрузился в странный мир неведомого разума, наблюдающего за морским дном. Полученная картинка чем-то отдалённо напоминала работу моей нейросети, было множество принципиально общего, имелось и отличие у этого разума. Это не был поток информации, это была лавина, у неизвестного мне разума одновременных потоков данных регистрируется и обрабатывается – в сотни, а может даже тысячи раз больше. Моя нейросеть тут же принялась отфильтровывать второстепенное, пытаясь ухватить основное, чуть ли не впервые с момента своей установки выйдя на полную операционную мощность, и всё равно, ресурсов всех моих сотен встроенных сопроцессоров не хватало. А ведь это шла уже препарированная и обработанная информация, а не сырые данные.

– Паучок, если только в этом урок, то я сдаюсь, мне ещё далеко до такой мощности, можно смело сказать, никогда ни один биологический разум не будет в состоянии обработать и справиться с таким потоком.

Паучок ответил, – Не торопись с выводами, Селариэль, смотри, что будет дальше.

Этот разум явно принадлежал не паучку, я получал уже от него мыслеобразы, может именно тогда мы на самом деле подружились. Когда я увидел за этим древним и невероятно умным и ехидным разумным Искином такие привычные для меня чувства: сострадания и сочувствия. Особенно образы воспоминания, когда паучок на остатках энергии, вычерпывая себя до самого предела, будучи пробуждённым от спячки спасал расу аграфов от разрушительного действия рабской нейросети. Тут всё было совсем по-другому. Этот разум был слишком, даже не знаю какой правильно подобрать эпитет – мощным, быстрым, правильным? Но в то же время чувствовалась у него какая-то ущербность. Не спрашивайте меня, в чём это выражалось, я не знаю, я так почувствовал, когда смотрел этот мыслеобраз.

Время пошло с ускорением, по показанному отрывку прошло около трёх десятков лет. Действие происходило где то глубоко под водой, странные существа изредка проплывают мимо, в них что-то есть для меня, неуловимо знакомое. Нейросеть, тут же подчиняясь мысленному приказу, проанализировав изображение, выдала отрывок, из когда-то давно просмотренной мною передачи, хранящейся в самых глубинах памяти. Да это же наш земной океан, я тут же замер, не желая пропустить даже самого малого кусочка увиденного. Графики краснели, поток цифр нарастал, все данные указывали на скапливающееся напряжение в земной коре, наконец, напряжение коры высвободилось.

Не знаю, снимал ли кто-то это раньше или я самый первый увидел подземное землетрясение. Вода стала мутной, подводные обитатели заметались. Изображение стало быстро всплывать, мы почти моментально поднялись на поверхность. По океану, разбегаясь во все стороны, шла гигантская волна, такие волны убийцы, возникающие после мощных землетрясений, называют цунами.

Вдали показалась земля, десятки тысяч отдыхающих заполняли пляж, пользуясь возможностью отдохнуть, загореть, поплавать, со звонким смехом бегали дети. А в это время из океана, со скоростью скорого поезда, вырастая возле самого берега в размерах ещё больше, стремительно приближаясь, шла стеной, сокрушающая всё на своём пути волна с девятиэтажный дом.

С удивительной детализацией, неизвестный мне интеллект вёл запись, регистрируя каждое переломанное или задохнувшееся под слоем грязи тело, отмечал, когда остановилось сердце, когда мозг попавших под удар цунами, напоследок, агонизируя, выдавал множество беспорядочных импульсов, погаснув после этого окончательно. Анализировались температуры воздуха и воды, давление, перепады, жалкие попытки людей убежать от сошедшей с ума стихии. С холодным интересом записывались и прорабатывались варианты, как на текущем уровне развития цивилизации можно предупреждать и противостоять таким катастрофам.

Хаос (аттрактор Лоренца)

Упорядоченность и хаос... Две крайности, наблюдаемые в реальном мире. Четкая, подчиняющаяся определенному порядку смена событий в окружающем нас пространстве и во времени – движение планет, вращение Земли, появление кометы Галлея на горизонте, размеренный стук маятника, поезда, идущие по расписанию. И, с другой стороны, хаотическое метание шарика в рулетке, броуновское движение частицы под случайными ударами «соседей», беспорядочные вихри турбулентности, образующиеся при течении жидкости с достаточно большой скоростью.

До недавних пор для любой отрасли техники, для любого производства было характерно стремление организовывать работу всех аппаратов и устройств в устойчивом статическом режиме. Порядок, равновесие, устойчивость всегда считались чуть ли не главными техническими достоинствами. Как тут не опасаться внешнего беспорядка, неопределенности, зыбкости, неизбежных энергетических потерь – этих обязательных спутников неравновесности? Пожалуй, в технике смелее всех оказались строители, которые сумели преодолеть этот психологический барьер и стали закладывать в конструкции башен, высотных зданий, мостов элемент неопределенности – возможность совершать колебания. Неупорядоченные процессы могут приводить и к катастрофам. Например, при неправильном выборе профиля крыльев или хвостового оперения самолетов в полете может возникнуть грозное явление – флаттер – сочетание крутильных и изгибных неупорядоченных колебаний. При достижении определенной скорости полета флаттер приводит к разрушению всей конструкции, – в свое время это явление оказалось, пожалуй, самым серьезным препятствием на пути развития реактивной авиации. Впоследствии академик М.В. Келдыш разработал теорию неустойчивых колебаний и методы борьбы с ними, и только его работы позволили справиться с флаттером путем затормаживания – демпфирования – колебаний. Благодаря такому демпфированию конструкции самолетов становились устойчивыми даже в сложных нестационарных условиях, характерных для аэродинамики. Интересно, что одна из монографий Келдыша, изданная в 1945 году, называется «Шимми переднего колеса трехколесного шасси». Шимми – это американская разновидность фокстрота, по законам которого и «танцует» колесо. Шимми колеса самолетных шасси при взлетах и посадках тоже приводило к самовозбуждающимся нерегулярным колебаниям и в итоге – к разрушению самолетов. На основе теории Келдыша этот дефект был устранен. Так фундаментальная наука в очередной раз продемонстрировала свою практическую полезность.

В реальной природе протекает множество хаотических процессов, но мы не воспринимаем их как хаос, и наблюдаемый мир кажется нам вполне стабильным. Наше сознание, как правило, интегрирует, обобщает информацию, воспринимаемую органами чувств, и поэтому мы не видим мелких «дрожаний» – флуктуаций – в окружающей нас природе. Самолет надежно держится в воздушных турбулентных вихрях, и хотя они неупорядочено пульсируют, подъемную силу самолета можно рассчитать с точностью до нескольких килограммов как некоторую среднюю величину. Из далекого космоса на Землю приходят сигналы от спутников и космических объектов, и из гигантского моря хаотических помех удается «выловить» нужную информацию. Собственно, вся радиофизика строится на «разбраковке» по определенным статистическим закономерностям полезных данных и вредных «шумов».

Как связаны между собой упорядоченные и хаотические явления и как сформулировать (содержательно и математически строго) правила, которые описывали бы непрерывный переход от строгих чинных закономерностей к хаосу случайного, и наоборот?

Классический пример такого двойственного поведения одного и того же объекта, единой физической системы – это течение жидкости (см. рис. 1):

Рис. 1

Так возникает турбулентность. Цилиндр обтекается потоком жидкости, например, движется в ней. Обтекание Удобно характеризовать «числом Рейнольдса» Re, которое пропорционально скорости течения и радиусу цилиндра. При малых числах Рейнольдса жидкость плавно обтекает находящееся в ней тело, а затем, по мере того как скорость течения возрастает, в жидкости образуются вихри. Чем выше скорость натекающего потока (больше число Рейнольдса), тем больше образуется вихрей и тем сложнее, запутаннее становятся траектории частиц жидкости. При развитой турбулентности скорость потока позади тела пульсирует непредсказуемым образом.

Наблюдая движущийся поток воды в условиях, когда мы можем регулировать его скорость, например, в русле плотины или при движении глиссера, мы можем уловить постепенный переход от устойчивого гладкого – ламинарного – течения к неровному, пульсирующему, вихревому – турбулентному. При малых скоростях жидкость течет мерно и плавно, как говорят, стационарно. Когда же скорость течения возрастает, в потоке начинают образовываться вихри, но и на этой стадии картина все еще остается стационарной. По мере роста скорости вихри все больше увлекаются потоком, и возникает нестационарное течение. Вода неожиданно закручивается в водоворотах и вообще ведет себя так, как будто по собственной прихоти бросается то туда, то сюда. Крупные вихри порождают непредсказуемое, неупорядоченное состояние, и, наконец, структура потока становится полностью турбулентной – хаотической.

Чем же объяснить столь сильное различие между ламинарным и турбулентным течениями, в чем тут загадка? К сожалению, несмотря на непрекращающиеся усилия большого числа исследователей из разных стран, никому еще не удалось ни описать бурное, неупорядоченное (таков перевод латинского слова turbulentus) турбулентное течение, ни найти аналитически, то есть с помощью формул, условия перехода к нему от ламинарного (латинское lamina означает «пластинка», «полоска»).

Но тогда возникает естественный вопрос: почему так трудно описать хаотическое турбулентное поведение жидкости математически? Дело в том, что некоторые физические системы (на самом деле их большинство) оказываются очень «чуткими» – они бурно реагируют даже на слабые воздействия. Такие системы называются нелинейными, так как их отклик непропорционален силе «возмущающего» воздействия, а часто и вообще непредсказуем. Например, если чуть-чуть подтолкнуть камень, лежащий на вершине скалы, то он покатится вниз по неизвестной заранее траектории, и эффект от падения камня может быть гораздо больше, чем то воздействие, которому он подвергся. Иными словами, слабые возмущения его состояния не затухают, а резко усиливаются. Правда, камень чувствителен к слабым воздействиям, лишь пока он на вершине скалы, однако существуют физические системы, которые столь же бурно реагируют на внешние возмущения на протяжении длительного времени. Именно такие системы и оказываются хаотическими.

Так и при турбулентности – маленькие вихри-возмущения, непрерывно возникающие в жидкости, не рассасываются (как при ламинарном течении), а постоянно нарастают, пока все движение воды не приобретет сложный, запутанный характер. Соответственно и описание этого движения чрезвычайно сложно: у турбулентного потока слишком много «степеней свободы».

Как показывает пример турбулентности, поведение нелинейной системы трудно предсказать – она «отзывается» на возмущение своего состояния весьма сложным образом и, как правило, неоднозначно. Поэтому, чтобы исследовать нелинейные процессы, обычно приходится использовать так называемый «принцип линеаризации», то есть сводить нелинейную систему с присущим ей неоднозначным откликом к линейной, которая характеризуется вполне «надежным» предсказуемым поведением. По существу, это – кардинальное упрощение и тем самым загрубление сути явления.

Но на наших глазах технический прогресс сопровождается появлением все более сложных систем, например, в энергетике, и то, как гарантировать устойчивость их работы, полное отсутствие непредсказуемых сбоев, становится все более важной задачей. Сегодня потребовались новые подходы, принципиально новый взгляд на проблему анализа нелинейных процессов, приводящих к непрогнозируемому поведению, к «хаосу». И хотя сущность порядка и хаоса до сих пор не сформулирована, в последние годы появилась надежда разобраться в действии механизмов непредсказуемости, включая переходы «порядок – хаос» либо «хаос – порядок» (такие переходы и их двунаправленность обозначают П↔Х).

Этому способствовали прежде всего два фактора: во-первых, интенсивное использование современных вычислительных средств и, во-вторых, развитие математического аппарата, остававшегося ранее лишь в пределах «чистой теории». Мощные компьютеры позволили получить решения нелинейных уравнений в виде эффектных графических образов – траекторий эволюции динамической системы.

Основы математического аппарата, подходящего для описания «хаоса», были заложены еще в конце XIX века, но получили широкое развитие лишь в наше время. Этому сильно способствовала отечественная математическая школа академика А.Н. Колмогорова в лице члена-корреспондента АН СССР В.И. Арнольда и профессора Я.Г. Синая. В области прикладных исследований большая заслуга принадлежит школам академика А.В. Гапонова-Грехова и члена-корреспондента АН СССР А.С. Монина. В настоящее время формируется новый весьма универсальный подход к анализу нелинейных систем, основанный на классических результатах математиков и физиков.

Сначала о порядке

Порядок в физической, экологической, экономической и любой другой системе может быть двух видов: равновесный и неравновесный. При равновесном порядке, когда система находится в равновесии со своим окружением, параметры, которые ее характеризуют, одинаковы с теми, которые характеризуют окружающую среду; при неравновесном порядке они различны. Что обычно понимается под такими параметрами?

В физике самый главный из них – температура: никакое равновесие невозможно, если внутри рассматриваемой нами системы температура не такая, как у окружения. При этом сразу возникают тепловые потоки, начинается перетекание тепла от горячих тел к холодным, которое будет продолжаться до тех пор, пока температура не установится на едином для всех тел – как в системе, так и ее окружении – уровне. Так, выключенный электрический утюг быстро приобретает температуру комнаты – «окружающей среды»: между ним – системой – и окружением устанавливается равновесие. Другой важный параметр, характеризующий физическую систему, – давление. При равновесном порядке давление внутри системы должно быть равно давлению на нее со стороны окружения. Экономические и социальные системы тоже описываются обобщающими параметрами, которые при равновесии принимают фиксированные значения.

На первый взгляд равновесный порядок более «стабилен», чем неравновесный. В самой природе равновесного порядка заложено противодействие любым возмущениям состояния системы (такое «упрямство» в термодинамике называется принципом Ле-Шателье).

Способность возвращаться к исходному состоянию – непременное свойство так называемых саморегулирующихся систем. И хотя «саморегулирование» – термин сравнительно недавний, возник он, по существу, вместе с кибернетикой, саморегулирующиеся процессы встречаются в природе сплошь и рядом. Пожалуй, самый поразительный пример такого процесса – природный ядерный реактор, который проработал примерно полмиллиона лет (и, заметьте, без остановки на ремонт).

В 1972 году на урановом месторождении Окло в африканской республике Габон был проведен изотопный анализ руд. Это была скорее формальность, «рутина», чем серьезное научное исследование. Но вдруг неожиданно для всех результаты оказались необычными: концентрация изотопа уран-235 оказалась намного ниже естественной – в некоторых местах обеднение («выгорание») урана достигало 50 процентов. В то же время исследователи обнаружили огромный избыток таких изотопов (неодима, рутения, ксенона и других), которые обычно возникают при реакции деления урана-235. Феномен Окло породил множество гипотез, и одна из простейших среди них (и потому наиболее правдоподобная) приводит к фантастическому на первый взгляд выводу: около двух миллиардов лет тому назад в Окло был пущен атомный реактор, проработавший примерно пятьсот тысячелетий. Пришельцы? Совсем не обязательно.

Для работы реактора нужен замедлитель нейтронов, например, вода. Она могла случайно скопиться в месторождениях с высокой концентрацией урана-235 и запустить ядерный котел. А потом началось саморегулирование: с увеличением мощности реактора выделялось много тепла и поднималась температура. Вода испарялась, замедляющий нейтроны слой становился тоньше, и мощность реактора падала. Тогда вода скапливалась вновь, и цикл регулирования повторялся.

Мы редко задумываемся над тем, что человеческий организм существует в состоянии неравновесного порядка, когда энергетические потери компенсируются за счет энергии топлива (пищи) и окислителя (воздуха). Когда же жизненный путь организма заканчивается, он переходит в состояние полного равновесия с окружающей средой (равновесный порядок).

Физика – наука количественная, и, чтобы получить конкретный результат, нужно перейти от общих рассуждений к уравнениям и математическим образам. Самым полезным из таких образов, с помощью которого можно изобразить ход процесса, состояние системы и степень ее организованности, оказалось так называемое фазовое пространство. Координатами в этом пространстве служат различные параметры, характеризующие рассматриваемую систему. В механике, например, это положения и скорости всех точек, движение которых мы рассматриваем, и поэтому в современной аналитической механике фазовое пространство, пожалуй, основное понятие.

Рис. 2

Фазовое пространство – это, с одной стороны, абстрактное математическое пространство, координатами в котором служат положения и скорости всех точек физической системы, а с другой стороны, оно очень удобно для наглядного описания ее эволюции. Например, движение шарика на абсолютно упругой резинке, в которой нет трения, полностью определяется начальной скоростью и положением шарика (начальными условиями). Каждому мгновенному состоянию такого осциллятора – колебательной системы – отвечает точка на фазовой плоскости. Когда шарик колеблется вверх и вниз без трения, эта точка описывает замкнутую кривую, а если колебания постепенно затухают, то фазовая траектория сходится по спирали к предельной точке, соответствующей остановке шарика. Эта точка неподвижна: если шарик подтолкнуть, его фазовая кривая вернется в ту же точку, которая как бы притягивает все близлежащие траектории. Поэтому ее называют неподвижной притягивающей точкой, или фокусом. Такая притягивающая точка – простейший тип аттрактора.

Что же дает изображение процессов в фазовом пространстве? А вот что: только взглянув на «фазовый портрет» физической системы, мы можем заявить, находится она в состоянии равновесного или неравновесного порядка. Более того, несмотря на их разную физическую сущность, эти два вида порядка можно изобразить на одной и той же диаграмме в виде четких точек, линий и фигур. Можно также нарисовать диаграмму перехода из одного упорядоченного состояния в другое.

А всегда ли геометрические образы на фазовой диаграмме будут четкими? Оказывается, что существует класс явлений, противоположных порядку как по физической сущности, так и по характеру изображения на фазовой диаграмме. Их образы размыты, нечетки, носят случайный, или, как говорят, стохастический характер. Явления, порождающие такие образы, называются хаотическими.

Что такое «хаос»?

Когда в июле 1977 года Нью-Йорк внезапно погрузился во тьму, никто даже не предполагал, что причина катастрофы – переход энергетической системы города из равновесного состояния в хаотическое, вызванный дисбалансом выработки и потребления энергии. Неожиданно из энергетической системы города выпал крупный потребитель. Система автоматики и диспетчерская служба не успели отключить эквивалентную этому потребителю, по существу, работающую только на него, генерирующую станцию. Образовался разрыв между генерацией энергии и ее потреблением, и в результате энергетическая система перешла из состояния равновесия в хаотическое. «Фазовый портрет» системы с одной частотой (в США эта частота равна 60 Гц), которая поддерживается с высокой точностью, превратился в портрет с огромным числом частот – «размылся». Ситуация непрерывно ухудшалась, так как система защиты потребителей от случайных, хаотических «бросков» напряжения и сбоя частоты начала последовательно отключать предприятия от источников энергии. Это была самая настоящая катастрофа – развал системы. Такие катастрофы довольно редки, однако практически ежедневно в крупных энергосистемах мира наблюдаются явления не столь опасные, но все же доставляющие немало хлопот. В линиях передачи «гуляют» случайные, хаотические частоты, вызванные переменами в режиме работы оборудования и несовершенством систем управления. Они наносят экономике ущерб не меньший, чем потери на сопротивление в линиях передачи – «джоулево тепло», на которое расходуется около 20 процентов вырабатываемой в мире электроэнергии.

Обычно под хаосом всегда понималось неупорядоченное, случайное, непрогнозируемое поведение элементов системы. Многие годы господствовала теория, утверждавшая, что статистические закономерности определяются только числом степеней свободы: полагали, что хаос – это отражение сложного поведения большого количества частиц, которые, сталкиваясь, создают картину неупорядоченного поведения. Наиболее характерный пример такой картины – броуновское движение мелких частиц в воде. Оно отражает хаотические тепловые перемещения громадного числа молекул воды, случайным образом ударяющих по плавающим в воде частицам, вынуждая их к случайным блужданиям. Такой процесс оказывается полностью непредсказуемым, недетерминированным, поскольку точно установить последовательность изменений в направлении движения частицы невозможно – мы ведь не знаем, как движутся все без исключения молекулы воды. Но что отсюда следует? А вот что: становится невозможным вынести такие закономерности, которые позволяли бы точно прогнозировать каждое последующее изменение траектории частицы по предыдущему ее состоянию. Иными словами, не удается надежно, достоверно связать между собой причину и следствие или, как выражаются специалисты по математической физике, формализовать причинно-следственные связи. Такой вид хаоса можно назвать недетерминированным (НХ). И все же некоторые усредненные характеристики поведения в состоянии недетерминированного хаоса были найдены. Используя аппарат статистической физики, ученые сумели вывести формулы, описывающие кое-какие обобщенные параметры броуновского движения, например, расстояние, пройденное частицей за некоторое время (первым эту задачу решил А. Эйнштейн).

Однако в самые последние годы внимание исследователей все больше сосредоточилось на так называемом детерминированном хаосе (ДХ). Этот вид хаоса порождается не случайным поведением большого количества элементов системы, а внутренней сущностью нелинейных процессов. (Именно такой хаос и привел к энергетической катастрофе в Нью-Йорке.) Оказывается, что детерминированный хаос – отнюдь не редкость: всего два упруго сталкивающихся бильярдных шара образуют систему, сложная поведенческая функция которой имеет статистические закономерности, то есть содержит элементы «хаоса». Отталкиваясь друг от друга и от стенок бильярдного стола, шары рассеиваются под разными углами, и через некоторую последовательность соударений их можно рассматривать как неустойчивую динамическую систему с непрогнозируемым поведением. Аналитические решения нелинейных уравнений, описывающих поведение таких систем, как правило, не могут быть получены. Поэтому исследования проводятся с помощью вычислительного эксперимента: на ЭВМ шаг за шагом получают численные значения координат отдельных точек траектории.

В фазовом пространстве детерминированный хаос отображается непрерывной траекторией, развивающейся во времени без самопересечения (иначе процесс замкнулся бы в цикл) и постепенно заполняющей некоторую область фазового пространства. Таким образом, любую сколь угодно малую зону фазового пространства пересекает бесконечно большое количество отрезков траектории. Это и создает в каждой зоне случайную ситуацию – хаос: И вот что удивительно: несмотря на детерминизм процесса – ведь бильярдные шары полностью подчиняются классической, «школьной» механике, – ход его траектории непредсказуем. Другими словами, мы не в состоянии предвидеть или хотя бы грубо охарактеризовать поведение системы на достаточно большом отрезке времени и в первую очередь потому, что принципиально отсутствуют аналитические решения.

Порядок на сковородке

Если налить на сковороду тонкий слой какой-нибудь вязкой жидкости (например, растительного масла) и нагревать сковороду на огне, поддерживая температуру масляной поверхности постоянной, то при слабом нагреве – малых тепловых потоках – жидкость остается спокойной и неподвижной. Это типичная картина состояния, близкого к равновесному порядку. Если сделать огонь побольше, увеличивая тепловой поток, то через некоторое время – совершенно неожиданно – вся поверхность масла преображается: она разбивается на правильные шестигранные или цилиндрические ячейки. Структура на сковороде становится очень похожей на пчелиные соты. Это замечательное превращение называется явлением Бенара, по имени французского исследователя, одним из первых изучившего конвективную неустойчивость жидкости.

Рис. 3

Конвективные ячейки Бенара. В 1900 году была опубликована статья французского исследователя Бенара с фотографией структуры, по виду напоминавшей пчелиные соты. При нагревании снизу слоя ртути, налитой в плоский широкий сосуд, весь слой неожиданно распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы, которые впоследствии были названы ячейками Бенара. В центральной части каждой ячейки жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней опускается. Иными словами, в сосуде возникают направленные потоки, которые поднимают нагретую жидкость (с температурой T1) вверх, а холодную (с температурой T2) опускают вниз.

Если и дальше увеличивать тепловой поток, то ячейки разрушаются – происходит переход от порядка к хаосу (П→Х). Но самое удивительное заключается в том, что при еще больших тепловых потоках наблюдается чередование переходов:

Х→П→Х→П→...!

При анализе этого процесса в качестве параметра, который показывает, когда на сковороде будет «порядок» и когда «хаос», то есть определяющего «зону» порядка или хаоса, выбирается так называемый критерий Рэлея, пропорциональный разности температур вверх по слою масла. Этот параметр называют управляющим, поскольку он «управляет» переводом системы из одного состояния в другое. При критических значениях Рэлея (математики называют их точками бифуркации) и наблюдаются переходы «порядок – хаос».

Нелинейные уравнения, которыми описывается образование и разрушение структур Бенара, называются уравнениями Лоренца. Они связывают между собой координаты фазового пространства: скорости потоков в слое, температуру и управляющий параметр.

Процессы, происходящие в сосуде, могут быть зафиксированы, например, киносъемкой и сопоставлены с результатами вычислительного эксперимента. На рис. 4 показано именно такое сопоставление. Совпадение результатов физического и вычислительного экспериментов поразительно! Но прежде, чем перейти к анализу этих результатов, нам придется еще раз обратиться к фазовому пространству.

Рис. 4а

Переходы от порядка к хаосу на примере явления Бенара. Управляющим параметром, который играет роль «ручки регулировки», здесь служит так называемый критерий Рэлея (Re), пропорциональный разности температур вверх по слою жидкости. «Вращение» этой регулирующей ручки соответствует большему или меньшему нагреву жидкости. При слабом нагреве (Re

Рис. 4б

«Вращая» дальше ручку регулировки (Re ≈ 10...20), мы приходим к неравновесному порядку с аттрактором типа устойчивого фокуса – это в вычислительном эксперименте, на экране дисплея или на графопостроителе. А в физическом эксперименте отчетливо наблюдаются ячейки Бенара.

Рис. 4в

Интересна динамика процесса с ростом числа Рэлея. Расстояния между «оборотами» фазовой траектории (их обычно называют ветвями) постепенно сокращаются, и в конце концов изменяется характер аттрактора – фокус переходит в предельный цикл, который потому и называется предельным, что служит пограничной кривой между зонами устойчивости и неустойчивости; теперь даже при очень малом увеличении управляющего параметра начинают образовываться турбулентные вихри. Порядок переходит в хаос. В вычислительном эксперименте возникает неустойчивый фокус, а затем появляется странный аттрактор. В физическом эксперименте ячейки Бенара разрушаются, этот процесс напоминает кипение.

Почему фазовое пространство оказалось таким мощным средством для изучения хаоса? Прежде всего потому, что оно позволяет представить поведение нелинейной, «хаотической» системы в наглядной геометрической форме. Так, поведение большинства нелинейных систем в фазовом пространстве определяется некоторой зоной в нем, называемой аттрактором (от английского to attract – притягивать). В эту зону в конечном итоге «притягиваются» траектории, изображающие ход процесса.

Рис. 5

Странный аттрактор – абстрактное понятие, введенное для описания хаотического состояния. Универсального и наглядного образа странного аттрактора, к сожалению, не существует. Можно, однако, сконструировать детскую игрушку, представляющую собой многослойный лабиринт (трехмерное фазовое пространство), по которому бегает шарик (изображающая точка). В плоскостях между слоями имеются дырки, натыкаясь на которые шарик проваливается вниз. Однако эти дырки не находятся на одной вертикали, и поэтому шарик не может проскочить через всю структуру насквозь. Чтобы его траектория прошла с верхней плоскости до нижней, шарик должен описывать причудливые орбиты, пока не наткнется на отверстие, ведущее в соседнюю плоскость. Такая игрушка – грубая модель странного аттрактора.

Как выяснили математики, существуют два вида аттракторов: первый связан с неравновесным порядком и отображается в фазовом пространстве точкой («фокус»), либо замкнутой кривой («предельный цикл»), второй – с образованием детерминированного хаоса и отображается ограниченной областью фазового пространства, заполненной непрерывно развивающейся во времени траекторией («странный аттрактор»).

Для аттракторов первого вида траектории процесса развиваются следующим образом. Если система устойчива, траектория исходит из начальной точки и заканчивается либо фокусом (устойчивый фокус), либо предельным циклом (устойчивый предельный цикл). Если система неустойчива, траектория начинается либо фокусом (неустойчивый фокус), либо предельным циклом (неустойчивый предельный цикл) и постепенно удаляется от своего аттрактора.

Если же процесс отображается «странным аттрактором», то траектория его эволюции начинается из начальной точки и постепенно заполняет некоторую область фазового пространства. Так что переходы «порядок – хаос» в терминах аттракции означают переход от аттрактора первого вида (либо фокус, либо предельный цикл) к аттрактору второго вида («странный аттрактор»).

Теперь вернемся к нашей сковородке и посмотрим, как описывается на языке аттракторов явление Бенара. Мы уже говорили, что при увеличении теплового потока зоны порядка и хаоса чередуются. Вот как это происходит.

Все начинается с равновесного порядка. При слабом нагреве, когда перепад температуры от сковородки вверх по слою жидкости невелик, в ней почти нет конвективных потоков. И тогда, независимо от того, в каком состоянии «система» – жидкость на сковородке – была вначале (как говорят математики, независимо от начальных условий), в ней сохраняется равновесный порядок.

Сделав пламя под сковородкой немного побольше – увеличив подачу тепла, мы увидим, что жидкость начнет постепенно перемешиваться – возникнет конвекция. Нижние слои нагреются и станут легче, а верхние останутся холодными и тяжелыми. Равновесие таких слоев неустойчиво, и поэтому система переходит от равновесного порядка к неравновесному. Немного прибавив огня под сковородкой, мы увидим ячейки Бенара или, как теперь часто говорят, попросту «бенары» (на геометрическом языке фазового пространства этому явлению соответствует аттрактор типа устойчивого фокуса).

Продолжая нагревать жидкость на сковородке, мы вскоре сможем наблюдать разрушение бенаров. Этот процесс напоминает кипение – происходит переход от порядка к хаосу (в фазовом пространстве появился «странный аттрактор»).

Рис. 6

Хорошо известным примером использования перехода «хаос – порядок» служит лазер. Однако этот пример не единственный. На схеме представлены известные сегодня научные «зоны», в которых изучаются и наблюдаются переходы «порядок – хаос» и «хаос – порядок», в частности, самоорганизующиеся структуры (внешний круг). В среднем круге расположены эффекты и понятия, заимствованные синергетикой у смежных научных дисциплин, а во внутреннем круге различным секторам соответствуют те новые пути и закономерности, которые могут быть использованы в каждой данной области знания благодаря обобщениям, сделанным синергетикой.

Сегодня поиски исследователей – главным образом математиков – направлены на то, чтобы выявить все типы нелинейных уравнений, решение которых приводит к детерминированному хаосу. Активный интерес к нему вызван тем, что одни и те же его закономерности могут проявляться в самых разных природных явлениях и технических процессах: при турбулентности в потоках, неустойчивости электронных и электрических сетей, при взаимодействии видов в живой природе, при химических реакциях и даже, по-видимому, в человеческом обществе. Отсюда следует фундаментальная значимость хаоса – его изучение может привести к созданию мощного математического аппарата, обладающего большой общностью и обширными возможностями для приложений.

Григорий Федорович Мучник – доктор технических наук, специалист в области энергетики, лауреат Государственной премии, заслуженный деятель науки и техники РСФСР.

Источники информации:

1. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., «Наука», 1985.
2. Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М., «Мир», 1985.
3. Синай Я.Г. Случайность неслучайного. М.. «Природа», №3, 1981.
4. Ахромеева Т.С., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Парадоксы мира нестационарных структур. М., «Знание», 1985.
5. Мучник Г.Ф. Упорядоченный беспорядок, управляемые неустойчивости. «Химия и жизнь», №5, 1985.
6. Как воспользоваться упорядоченным беспорядком. «Химия и жизнь», №5, 1986.

Хаос и порядок

Ум мужчины словно облечённый в строгую форму кристалл с ровными сияющими гранями, бесконечным количеством граней. Иногда вдоль этих граней пробегает тень чувств, пытаясь вырваться наружу. Когда такое случается, тут же из глубин ума появляется мысль, которая окружает эти чувства и замыкает их в свои алмазные объятия.

Ум – му – женщины – это пустое пространство, в котором свободно гуляет хаос чувств. Иногда в этой пустоте проплывают разрозненные мысли, которые тут же уносятся с ураганом чувств и эмоций.

Если смотреть из хаоса женских чувств и эмоций на ум мужчины, он кажется тупым, зацикленным и ограниченным собственными мыслями. Возникает чувство мужской непроходимости. Эти тупость, зацикленность и непроходимость женщина преодолевает либо хитростью, либо полностью разрушая сложившийся порядок, например изменив мужу так, чтобы он узнал. В последнем случае действия женщины это подарок для мужчины, подарок, потому что у него появляется шанс ожить.

Если смотреть из мужского прямолинейного ума на пустоту, на хаос, который царит в женщине, мужчину охватывает ужас от непредсказуемости. В уме женщины нет направлений, там отсутствует всякая предсказуемость, которая существует в логике. Этот ужас хаоса преодолевается с помощью железных правил. Так создаётся предсказуемость в жизни мужчины.

Живя в мужском уме, мужчина знает и с помощью знаний, правил и логических посылок может предвидеть и строить предсказуемое будущее. В женском уме будущего, предсказуемого за счёт знаний и правил, нет, там есть ведение.

Ведение отличается от знаний тем, что оно живое и постоянно меняется в зависимости от ситуации, а знания всегда застывшие и поэтому непригодные для новой ситуации.

Ведение просыпается тем больше, чем больше открыт низ: чем больше мужчина и женщина соединены со своими половыми органами.