Самоорганизованная критичность Пера Бака

Самоорганизованная критичность Пера Бака

Этот тип философского скептицизма раздражает Пера Бака (РегВаК) . Бак — датский физик, который переехал в США в семидесятые годы. Это высокий, полный мужчина, любящий подраться очкарик, со множеством своих мнений. Пытаясь убедить меня в превосходстве сложности над другими типами науки, он насмехался над предположением, что физики, занимающиеся элементарными частицами, могут открыть секрет существования путем зондирования постоянно снижающихся уровней материи.

— Секрет не в том, чтобы глубже и глубже погружаться в систему, — утверждал Бак с четким датским акцентом. — Секрет в том, чтобы идти в другом направлении[141].

Физика частиц мертва, объявил Бак, убита своим собственным успехом. Большинство этих исследователей, отметил он, «думают, что они все еще делают науку, когда на самом деле они просто разгребают беспорядок после вечеринки». То же самое истинно и в плане физики твердого тела, области, с которой Бак начинал свою карьеру. Тот факт, что тысячи физиков работали над высокотемпературной сверхпроводимостью — в основном тщетно, — показал, насколько недостаточной стала область: «Очень мало мяса, и очень много жаждущих его съесть». Что касается хаоса (который Бак определил так же узко, как Джеймс Йорке), то к 1985 году— за два года до того, как была опубликована книга Глейка «Хаос», — физики пришли к базовому пониманию процессов, лежащих в основе хаотического поведения.

— Вот как идут дела! — рявкнул Бак. — После того как что-то дошло до масс, оно закончилось. (Сложность, конечно, является исключением из правила Бака.) Бак испытывал только презрение к ученым, довольствующимся просто рафинированием и расширением работ пионеров.

— В этом нет необходимости! Нам здесь не нужна команда уборщиков!

К счастью, сказал Бак, многие таинственные явления продолжают сопротивляться научному пониманию: эволюция видов, человеческое познание, экономика.

— Общее у этих вещей то, что они очень большие и имеют много степеней свободы. Мы называем это комплексными системами. И в науке будет революция.

Эти вещи в скором времени станут самостоятельными науками, точно так же, как за последние 20 лет самостоятельными науками стали физика частиц и физика твердого тела.

Бак отвергал «псевдофилософский, пессимистический, нерешительный» взгляд, заключающийся в том, что эти проблемы просто слишком сложны для наших крошечных человеческих мозгов.

— Если бы я думал, что это правда, то я бы не занимался тем, чем занимаюсь! — воскликнул Бак. — Нам следует быть оптимистичными, конкретными, и тогда мы можем пойти дальше. И я уверен, что через 50 лет наука будет выглядеть совсем по-другому в сравнении с тем, как она выглядит сейчас.

В конце восьмидесятых Бак и двое его коллег предложили теорию, быстро ставшую лидирующим кандидатом на общую теорию сложности, — самоорганизованную критичность. Его парадигматическая система — это куча песка. По мере того как ты добавляешь песок на верх кучи, она приближается к тому, что Бак называет критическим состоянием, при котором даже одна дополнительная песчинка, опущенная на верх кучи, может вызвать лавину по бокам. Если кто-то планирует размер и частоту лавин, происходящих в этом критическом состоянии, то результаты соответствуют тому, что известно как степенной закон: частота лавин обратно пропорциональна некоторой степени размера кучи.

Бак отдает должное пионеру хаоса Бенуа Мандельбро за то, что тот указал, что землетрясения, колебания рынка ценных бумаг, исчезновение видов и многие другие явления демонстрировали образец поведения в соответствии со степенным законом. (Другими словами, все явления, которые Бак определял как комплексные, также были и хаотическими.)

— Поскольку экономика, геофизика, астрономия и биология имеют эти одинаковые черты, тут должна быть теория, — сказал Бак.

Он надеялся, что его теория сможет объяснить, почему слабые землетрясения обычны, а сильные нет, почему виды живут миллионы лет, а затем исчезают, почему рушатся биржевые рынки.

— Мы не можем объяснить всё обо всем, но что-то обо всем можем.

Бак думал, что подобные модели в конце концов революционизируют экономику.

— Традиционная экономика — это не реальная наука. Это математическая дисциплина, где речь идет об идеальных рынках, идеальной рациональности и идеальном равновесии.

По мнению Бака, этот подход является «гротескным приближением», которое не может объяснить поведение экономики реального мира.

— Любой человек, работающий на Уолл-стрит и наблюдающий за тем, что происходит, знает, что колебания происходят из цепных реакций системы. Они происходят из соединения различных агентов: банкиров, покупателей, воров, грабителей, правительств, экономики и чего-то там еще. Традиционная экономика не имеет описания этого явления.

Могут ли математические теории объяснить смысл культурных явлений? Бак застонал, услышав вопрос.

— Я не понимаю, что означает «смысл», — сказал он. — В науке ни у чего нет смысла. Она просто наблюдает и описывает. Она не спрашивает атом, почему он двигается влево, если подвергается воздействию магнитного поля. Так и ученым, занимающимся общественными науками, следует наблюдать поведение людей, а затем выводить его последствия для общества.

Бак признавал, что такие теории предлагали статистические описания, а не специфические предсказания.

— Идея в том, что мы не можем предсказывать. Но тем не менее мы можем понять эти системы, которые мы не можем предсказать. Мы можем понять, почему их нельзя предсказать.

Это, в конце концов, и было тем, чего достигли термодинамика и квантовая механика, также являющиеся пробабилистическими теориями. Модели должны быть не слишком специфичны, но достаточно специфичны, чтобы их можно было опровергнуть, сказал Бак.

— Я думаю, что это безвыигрышная игра — делать очень специфичные и детальные модели. Это не дает никакого понимания, просто инженерия, — фыркнул Бак.

Когда я спросил, думает ли он, что исследователи когда-нибудь сойдутся на одной истинной теории комплексных систем, уверенности у Бака поубавилось.

— Это гораздо более неустойчивая ситуация, — сказал он.

Он сомневался, например, достигнут ли ученые когда-либо общей теории мозга. Но они могут найти «некоторые принципы — надо надеяться, что их не так много, — которые руководят поведением мозга». Он думал с минуту, затем добавил:

— Я думаю, что это более долгосрочная вещь, чем, например, теория хаоса.

Бак также боялся, что растущая антипатия федерального правительства к чистой науке и его увеличивающийся упор на практическое применение могут помешать прогрессу в изучении сложности. Все более трудно заниматься наукой ради науки; наука должна быть полезной. Большинство ученых заставили делать «ужасно скучные вещи, которые не могут реально заинтересовать». Его собственный основной работодатель, Брукхавенская национальная лаборатория, заставляет людей делать «ужасающие вещи, невероятную чушь». Даже такой оптимист, как Бак, вынужден был признать крайне бедственное состояние современной науки.

Самоорганизованная критичность была разрекламирована среди других и Элом Гором (Al Gore) . В бестселлере 1992 года «Земля в равновесии» (Earthin the Balance) Гор раскрыл, что самоорганизованная критичность помогла ему понять не только чувствительность окружения к потенциальным подрывам, но также «изменения в его собственной жизни». Стюарт Кауффман нашел родство между самоорганизованной критичностью, гранью хаоса и законами сложности, которые он увидел в своих компьютерных моделях биологической эволюции. Но некоторые исследователи считают, что модель Бака не дает даже достаточно хорошего описания его парадигматической системы — кучи песка. Эксперименты физиков Чикагского университета показали, что кучи песка ведут себя совершенно по-разному, в зависимости от размера и формы песчинок. Поведение лишь очень немногих куч соответствует степенному закону, предсказанному Баком. Более того, модель Бака может быть слишком общей и статистической по своей природе, чтобы на самом деле пролить свет на любую из систем, которые она описывает. В конце концов, многие явления могут быть описаны так называемой гауссовой кривой, более известной как колоколообразная кривая. Но лишь немногие ученые станут заявлять, например, что уровень способности человека мыслить и видимая яркость галактик должны иметь в своей основе общий механизм.

Самоорганизованная критичность на самом деле совсем не теория. Как прерывистое равновесие самоорганизованная критичность — это просто описание, одно из многих беспорядочных колебаний, шумы, проходящие через природу. По собственному признанию Бака, его модель не может генерировать ни специфических предсказаний о природе, ни имеющих значение проникновений в суть. Тогда какой от нее толк?