С Смирнов - У пределов роста Страница 2

Например, ячейки Бенара: это шестиугольная сетка, которая сама собою образуется при конвекции в масле, налитом на глубокую, подогреваемую снизу сковороду. Другой пример - циклическая реакция Белоусова, в которой почему-то долго не устанавливается равновесие; вместо этого концентрации веществ-реагентов медленно колеблются с большой амплитудой, подобно маятнику. Третий пример - странный аттрактор Лоренца: он впервые встретился среди решений метеорологических уравнений (что может быть неустойчивее погоды ?), но яснее всего он проявляется в излучении радиогенератора, мощность которого растет.

В первых двух примерах из хаоса рождается некий порядок, в третьем случае - наоборот. Но во всех явлениях ПУТЬ от хаоса к порядку или обратно оказывается своеобразным: он допускает математическое описание на языке возможных симметрий! Новая теория кажется дополнением к привычной физике частиц: там нужна классификация всевозможных симметрий в точке, а здесь классификации подвергаются разные пути между данными симметриями. Похоже, что ВСЯ геометрия загадочного пространства симметрий (или представлений групп) приобретает интерес для физиков!

Это очень заманчиво: ведь если разобраться в симметриях всевозможных ПЕРЕХОДОВ между частицами, то станет понятно, каким был наш мир ДО появления протонов! А может быть - и кварков ? Или в ту пору, когда кварки были неотличимы от электронов, нейтрино и прочей их родни ?

Теоретики Вайнберг, Салам и Глэшоу только что создали красивую теорию "малого объединения" электромагнитных и слабых взаимодействий среди элементарных частиц. Их модель ждет проверки на ускорителях нового поколения - и получит подтверждение в 1983 году, с обнаружением W и Z-бозонов. Из этих же опытов физики впервые узнают, сколько в природе разных кварков: шесть штук, не больше!

Очень хочется расширить "малое" объединение до "большого", включив в него сильные взаимодействия частиц - те, что ответственны за свет Солнца и взрыв водородной бомбы. Наметки такой теории уже готовы. Но увы в ней фигурируют частицы столь большой массы, что нет надежд когда-либо получить их в ускорителе или найти среди космических лучей! А на горизонте маячит "великое" объединение всех природных сил, включая гравитацию. То, о чем грезили Ньютон и Эйнштейн, может стать реальностью лет через 20 - если будет где проверить предсказания новых сумасшедших теорий и исправить их, согласно результатам проверки...

Напротив - угадать столь сложную теорию с первой попытки невозможно так же, как невозможно попасть в Луну ракетой без коррекции ее скорости во время полета. Таким образом, не рождение, а ВОСПИТАНИЕ новых теорий из начальных хулиганских гипотез становится центральной проблемой теоретической физики 20 века. Оттого все большее внимание физиков привлекают процессы самоорганизации в не очень сложных, но неустойчивых системах вроде замерзающей воды, или масла на горячей сковороде, или колец Сатурна.

Двести лет назад последний великий натурфилософ Европы - Кант предположил, что эти кольца - зародыши будущих спутников планеты, а сами они родились при захвате кометы Сатурном. Тогда никто из физиков не оспорил гипотезу Канта: не было сил проверить ее математическим расчетом или наблюдением в телескоп. Но теперь ситуация переменилась: расчеты на компьютерах доказали возможность захвата кометы планетой, у которой уже есть хоть один спутник. Компьютерный анализ соответствующего уравнения показал: среди решений обязательно встретятся странные аттракторы Лоренца! Хорошо бы взглянуть на кольца Сатурна в упор - с расстояния в сотни (а не сотни миллионов) километров...

Это тоже возможно в эпоху первых космических путешествий. В 70-е годы американские зонды пришлют на Землю фотографии колец Сатурна - и у физиков дух захватит от фантастически сложного сплетения газово-снежных вихрей. Это будет первый портрет странного аттрактора, изготовленный самой природой и доступный человеческому взору без посредства компьютеров и осциллографов. Если бы такое чудо увидели Гюйгенс и Ньютон в 17 веке - насколько ускорился бы прогресс физической науки!

Даже в 1969 году очень немногие физики догадываются, что странные аттракторы - это первые математические портреты АТОМОВ ЭВОЛЮЦИИ. Между тем, атомы вещества сделались привычны для ученых еще в начале 19 века, а атомы наследственности (гены) - веком позже. В 1969 году физики знают об атомах вещества практически все - включая форму и строение их ядер, всю их энергетику. Немало известно и об атомах наследственности: в 1953 году Уотсон, Крик и Уилкинс выяснили строение ДНК, через 8 лет был открыт химический алфавит генетики, а в 1968 году индиец Корана изготовил по расшифрованному коду первый ген и внедрил его в ДНК бактерии. Так начинается экспериментальная физика наследственности - наравне с физикой атомов и молекул, которую создали на полтораста лет раньше Лавуазье и Дальтон, Кевендиш и Авогадро. Понят еще один алфавит природы; начинается анализ и синтез соответствующей литературы...

Впрочем, этот процесс идет давным-давно: с тех пор, как Аристотель попытался классифицировать разнообразие животного мира, а его ученик Теофраст описал разнообразие растений. Сто лет назад Пастер начал классифицировать микробов по их химической активности, а Мендель обнаружил первую закономерность в наследовании признаков растений. Прорыв Уотсона и Крика открыл биологам новый путь: детальное изучение генома всех организмов. Это равносильно переходу от изучения памятников архитектуры Египта к чтению иероглифов: в биологии появился свой Шампольон! К тому же, код наследственности оказался значительно проще, чем иероглифы или клинопись...

Да, проще - но почти всякий ЧИТАТЕЛЬ сложнее той книги, которую он читает! Открытие Шампольона позволило услышать живую речь нескольких сот фараонов, жрецов и писцов. Но создать полноценные образы древних египтян или вавилонян историки еще не умеют - хотя сами являются людьми похожего склада. Каково же биологу, самому не будучи клеткой или рибосомой, вообразить механизм чтения этой клеткой ее внутреннего генома - при текущем производстве необходимых белков или в критическую эпоху клеточного деления ? Ведь геном бактерии состоит из десятков тысяч знаков - а в хромосомах человека их счет идет на миллиарды... Это соответствует объему всех текстов Александрийской библиотеки. Как восстановить по ним деятельность ее читателей, если эти читатели (клетки) устроены и действуют совсем иначе, чем наш разум ?

Видимо, надо найти самых простых читателей, предложить им самые простые тексты и посмотреть: как изменится их поведение в результате чтения? Действуя по этой схеме, Томас Морган обнаружил в 1900-е годы линейную структуру генома, не подозревая, что работает он с молекулами полимеров необычайно большой длины. Только через полвека Уотсон и Крик объяснили биологам, что к чему.

Но Моргану, кажется, повезло. Большинство "эволюционных МОЛЕКУЛ" не линейные и не плоские, а изображаются сложными фигурами в многомерном пространстве. Даже их "атомы" - не точки, а устроены вроде аттрактора Лоренца и потому очень хитро примыкают друг к другу. В земной биосфере не осталось простых объектов такого рода: они были когда-то, но эволюция их уничтожила, как старые черновики. Кто стал бы их хранить в течение миллиардов лет?

Никто, конечно. Но хранить черновики ВЕКАМИ - это умеют народы. Так, многие современные законы действовали в Древнем Риме - а некоторые были еще в Вавилоне, образуя наследственный код земных цивилизаций. Он явно сложнее, чем молекулярный код в клетках - зато его читатели гораздо проще. Ведь человек - сложнейшая из природных систем; но государство или церковь устроены проще, чем человеческая личность; а народы, создавая державы и церкви, действуют по еще более простым законам - на уровне привычных физикам атомов вещества. После расшифровки строения атома постижение структур и функций народа или цивилизации становится нормальной физической задачей. Когда она будет решена - тогда можно переходить к простейшим живым объектам...

Эту программу впервые предложил в 1915 году Освальд Шпенглер современник Томас Моргана, потрясенный влиянием первой мировой войны на западноевропейское общество. Вызов Шпенглера принял в 1930-е годы Арнольд Тойнби - основатель "сравнительной анатомии цивилизаций". В 1969 году британский первопроходец и патриарх завершает свой 60-летний труд в науке. Тем временем у него обнаружился в России достойный коллега и соперник Лев Гумилев.

Тойнби сформировался как ученый раньше, чем открытия Моргана стали общим достоянием. Образцами для молодого Тойнби стали биологи 19 века прежде всего эмбриологи, которые исследуют развитие организма от первой клетки до плодоношения. Сравнивая эволюции десятков земных ойкумен и цивилизаций Античности и Средневековья, Тойнби обнаружил во всех примерах чередование одних и тех же фаз: исходная вспышка, гармонический рост, затем некий кризис, завершаемый имперским равновесием - и, наконец, века упадка активности в рамках универсальной церкви. Тойнби сопоставил эти фазы с развитием растения: это дало ему веру в природную естественность его пионерских конструкций. Но, конечно, Тойнби не мог ничего рассчитать. Все же в вековом историческом процессе обнаружилась некая линейная структура; пришла пора задуматься о динамике развития цивилизаций.