Глава третья. Элементы философии Хаоса.

Как было изложено выше, именно наличие различных аттракторов делает Хаос

отличным от беспорядочного движения, которое в науке обозначается как

недетерминированный Хаос – НД, или стохастическое (случайное) движение. В хаотических

структурах из-за поведения в основном странных аттракторов наблюдаются резкие скачки по

экспоненте или, напротив, редукция. В массивах броуновского движения амплитуда

хаотической активности увеличивается постепенно и равномерно, что зависит от свойств

материи, её температуры, плотности и т.п. Хаос, напротив, проявляет себя, игнорируя

названные ограничения, несмотря на то, что, на первый взгляд, броуновское движение

кажется более хаотичным. Хаос словно бы получает импульсы извне… Подобные

проявления Хаоса, скорее всего, кроются в многомерной природе мироздания и тех

процессов, которые ускользнули от нашего внимания. По всей вероятности существуют

области, из которых осуществляется «вторжение Хаоса», хотя в известной нам системе

координат подобные проявления будут неожиданны, а точнее сказать акаузальны

(беспричинны).

Однако, от беспорядка формации Хаоса отделяет не только факт существования

аттракторов. Анализируя механизм перехода от порядка к Хаосу в различных системах, в

1978 г американский ученый М. Фейгенбаум сделал открытие, что каждый последовательный

сценарий характеризуется универсальными постоянными, значения, которых не зависят от

конкретных особенностей механизма, коль скоро система обладает качественным свойством

удвоения периода (бифуркации). Явление бифуркаций я рассмотрю ниже. Пока же заметим,

что универсальные постоянные, получившие название последовательности Фейгенбаума,

красноречиво свидетельствуют, что Хаос развивается в силу незыблемых законов, суть

которых нам пока не ясна в виду сложности внутренних эволюций нелинейной

динамической системы. Это говорит о том, что вульгарному беспорядку нет места, что Хаос

движим высокими гармониями, хотя и запредельными для понимания и логики, но это не

значит, что они отсутствуют.

Любопытный пример аттракторов приводит лауреат Нобелевской премии по физике в области термодинамики бельгийский физик русского происхождения Илья Пригожин. Он рассматривает Порядок как систему, находящуюся в состоянии равновесия, а Хаос как систему нестабильную на

примере так называемых «химических часов» – обратимой химической реакции, которая впервые была открыта русским химиком Белоусовым (реакция Белоусова-Жаботинского).

Рис. 5. Реакция Белоусова-Жаботинского в чашках Петри.

Нетрудно уловить нотки симпатии учёного к поведению материи в состоянии Хаоса: «Химические часы – химический процесс, в ходе которого раствор периодически меняет свою окраску с голубой на красную. Кажется, будто молекулы, находящиеся в разных областях раствора, могут каким-то образом общаться друг с другом. Во всяком случае, очевидно, что вдали от равновесия когерентность поведения молекул в огромной степени возрастает. В равновесии молекула «видит» только своих непосредственных соседей и «общается» только с ними. Вдали же от равновесия каждая часть системы «видит» всю систему целиком. Можно сказать, что в равновесии материи слепа, а вне равновесия прозревает. Следовательно, лишь в неравновесной системе могут иметь место уникальные события и флюктуации, способствующие этим событиям, а также происходит расширение масштабов системы, повышение ее чувствительности к внешнему миру и, наконец, возникает историческая перспектива, т.е. возможность появления других, быть может, более совершенных, форм организации. И, помимо всего этого, возникает новая категория феноменов, именуемых аттракторами.

Вернемся к нашему примеру с маятником. Если сдвинуть груз маятника недалеко от

его самого нижнего положения, то в конце концов он вернется в исходную точку – это

точечный аттрактор. Химические часы являются периодическим аттрактором. В дальнейшем

были открыты гораздо более сложные аттракторы (странные аттракторы), соответствующие

множеству точек. В странном аттракторе система движется от одной точки к другой

детерминированным образом, но траектория движения, в конце концов настолько

запутывается, что предсказать движение системы в целом невозможно – это смесь

стабильности и нестабильности. И, что особенно удивительно, окружающая нас среда,

климат, экология и, между прочим, наша нервная система могут быть поняты только в свете

описанных представлений, учитывающих как стабильность, так и нестабильность».

Собственно говоря, реакция Белоусова—Жаботинского и аналогичная ей реакция

Бриггса-Раушера относятся к классу химических реакций, протекающих в колебательном

режиме, при котором некоторые параметры реакции (цвет, концентрация компонентов,

температура и др.) изменяются периодически, образуя сложную пространственно-временную

структуру реакционной среды, без какого бы то ни было воздействия извне.

Причем, как оказалось, также без какого бы то ни было воздействия извне, вещество

может принимать более сложные структурные формы. В 1951 году английский математик

Алан Тьюринг открыл ряд уравнений, дающих понимание того, как изначально однородный

массив одинаковых элементов броуновского движения на клеточном и молекулярном уровне

может давать более сложные структуры. Это явление получило название морфогенеза или

«зарождения форм».

Самопроизвольное изменение вещества в сочетании с возможностью его спонтанного

усложнения из массива броуновского движения проливает свет на загадку происхождения

жизни на земле.

Изначально хаотическая субстанция упорядочивается. Порядок возникает как частная

форма Хаоса. По мере перехода от Хаоса к порядку возникают новые формы жизни, где для

каждого периода порядка в фазе развития характерен хаотический скачок.

Но не это самое главное, на мой взгляд. Главное в том, что Хаос похож на

«структурную протоплазму» с заключёнными в ней неограниченными потенциями к порядку.

Материя обладает качеством движения именно в силу того, что она неоднородна и хаотична.

Как и в метеорологии, где происходит движение воздушных масс из областей более высокого

давления в области с более низким давлением, в массиве вещества идут структурные сдвиги,

обусловленные неравномерностью гармоний, причём даже там, где, на первый взгляд,

невозможно, определить эту неравномерность.

Вспоминается математическая загадка про буриданова осла, который не смог выбрать

между абсолютно одинаковыми кучами сена и умер от голода. Но «deu ex machine» материи

либо присваивает одной из куч сена ряд произвольных значений в рамках погрешности, либо

таковые появляются в результате реликтового движения этих объектов, присущего веществу

в результате Большого взрыва, в гравитационном поле мимо центров масс. Как результат –

«осёл» начинает движение к одной из куч. Материя движется, и это является залогом

возникновения в ней разнообразных форм жизни, органических в том числе.

О сложных гармониях Хаоса говорит эффект Бенара. В 1900 году французский

учёный Бенар опубликовал фотографию правильной шестигранной ячеистой структуры

наподобие пчелиных сот, которую жидкость (например, масло или ртуть) принимала в

плоском широком сосуде при равномерном нагревании. По мере нагревания это явление,

получившее название конвективной неустойчивости жидкости или эффекта Бенара, то

исчезало, то появлялось, сменяясь потоками турбулентности. То есть происходило

чередование Порядка и Хаоса по мере изменения, т.н. управляющего параметра критерия

Рэлея (Re), пропорционального разности температур вверх по слою жидкости. Так Порядок

рождается из Хаоса, и наоборот. Иными словами буйство Хаоса несёт в себе строгие законы

мироздания и потенцию к созиданию.

Итак, суеверный ужас перед Хаосом должен уступить перед напором научных фактов.

На сегодня мы должны признать, что явление Хаоса не сводится к банальному беспорядку,

но напротив зачастую является прологом к более высокой организации материи. Взгляды на

Хаос как на деградировавший порядок к настоящему моменту являются устаревшими и

научно несостоятельны.