Ласло Мерё - Логика чудес. Осмысление событий редких, очень редких и редких до невозможности

К тому же такие явления — не просто теоретические диковины. Они возникают в реальном мире, и нередко, а удивительнее всего то, что некоторые хаотические системы гораздо проще, чем погода. Примером такой системы является двойной маятник, подобный тому, который выставлен в будапештском музее. Он неизмеримо проще, чем атмосфера Земли. Тем не менее мы можем задать его начальное положение лишь с некоторой ограниченной точностью, и различие между начальными положениями при двух запусках маятника даже в несколько тысячных долей миллиметра приводит к радикальным изменениям траектории. Модель абсолютно детерминирована. В ней нет никаких скрытых случайных эффектов. Но поведение ее хаотично.

Рост вычислительных мощностей позволяет моделировать погодные условия со все более высокой точностью. Однако получающиеся математические модели оказываются все более и более похожими на хаотические динамические системы. Если аспекты погоды как природного явления действительно соответствуют математической модели теории хаоса, мы никогда не сможем смоделировать погоду настолько точно, чтобы каждый раз получать точный прогноз. Собственно говоря, дело обстоит еще хуже: число крупных ошибок прогнозирования невозможно опустить ниже некоторого предела. С другой стороны, число мелких ошибок можно уменьшать все дальше и дальше, потому что такие ошибки порождаются нехаотическими аспектами погоды, которые не приводят к разрастанию малых отклонений в сегодняшних атмосферных условиях в крупные отклонения завтрашних погодных условий. Но хаотические компоненты погоды гарантируют, что чудовищно ошибочные прогнозы будут появляться всегда, насколько бы ни продвинулась вперед метеорологическая наука.

Однако с математической точки зрения дело обстоит чуть лучше. Хотя способов точного расчета состояния хаотической системы не существует, тем не менее можно вычислить вероятность возникновения в заданных временных рамках определенного состояния. К сожалению, в случае хаотических систем это обстоятельство не приносит большой практической пользы, потому что вероятность возникновения любого экстремального состояния пренебрежимо мала, а объявлять штормовое предупреждение в связи с событием, вероятность которого равна одному шансу из миллиона, никому не захочется. Синоптик, слишком часто поднимающий ложную тревогу, вскоре обнаружит, что его прогнозам никто больше не верит.

В хаотической системе может случиться почти все что угодно. Если наша глобальная метеорологическая система содержит подсистемы, ведущие себя в соответствии с теорией хаоса, то чем более удаленное будущее мы предсказываем, тем вероятнее, что мы наткнемся на такую подсистему. Таким образом, непредсказуемые погодные явления будут всегда: гром всегда сможет грянуть среди ясного неба. Теория хаоса показала нам, что в долгосрочной перспективе погода непредсказуема. Поэтому, хотя за последние сто лет средняя температура на поверхности Земли возросла довольно значительно, мы не можем утверждать с абсолютной уверенностью, что потепление будет продолжаться, — возможно, вместо этого в дело вмешается новый ледниковый период. Лучше использовать теорию хаоса другим образом — изучая различные возможные сценарии и пытаясь вычислить вероятность их осуществления.

Вдали от хаотического состояния мы можем вычислить с достаточно высокой точностью, следует ли, например, ожидать потепления или похолодания, грозы или солнца. Но когда система становится хаотической, может случиться все что угодно.

Вполне возможно, что теория хаоса предлагает хорошую модель неких основополагающих принципов природы, хотя пока что мы не знаем, как сформулировать эти принципы и определить область их применимости. В следующей главе я опишу один общий принцип, который может стать теоретической основой некоторых типов хаотических явлений, но сперва давайте рассмотрим множество областей, к которым могут быть применимы различные модели теории хаоса.

Мы видим в природе, что некоторые системы работают в соответствии с ньютоновской картиной мира: малые изменения причин порождают лишь малые изменения следствий. Но есть и такие системы, правила существования которых лучше описываются теорией хаоса. Именно это я и имел в виду, когда говорил, что к некоторым природным явлениям применимы законы Тихонии, а к некоторым другим — законы Диконии (могут существовать и такие явления, к которым неприменимы ни те ни другие законы, — но здесь я их не рассматриваю). Чтобы увидеть такие системы в действии, нам достаточно заглянуть внутрь самих себя.