"Эффект бабочки": машина времени и Интернет
"Взмах крылышек бабочки в Бразилии может породить торнадо в Техасе", - примерно так американский метеоролог Эдвард Лоренц, в 60-е годы прошлого века профессионально занимавшийся предсказанием погоды, сформулировал общие свойства так называемых диссипативных систем в окружающем нас мире. Проявление своеобразной "свободы выбора" в случае неразумной или даже неживой природной среды тесно связано с теориями хаоса и самоорганизации. Вообще говоря, модели, с помощью которых мы пытаемся описывать реальный окружающий нас мир, содержат как элементы порядка, так и беспорядка, и в этом смысле модель динамического хаоса - это звено, соединяющее полностью детерминированные системы с принципиально случайными.
Для нелинейной системы с диссипацией практически невозможно предсказать конкретный ход ее развития, так как реальные начальные условия никогда не могут быть заданы с абсолютной точностью, а наличие точек бифуркации (ветвления) приводит к тому, что даже малые возмущения могут сильно повернуть направление эволюции. В некоторых случаях взмаха крыльев бабочки действительно достаточно для того, чтобы изменить направление потоков воздуха в атмосфере и вызвать какой-то обвальный процесс, напоминающий сход лавины с гор, что готов начаться от малейшего звука. Лоренц назвал это парадоксальное явление "эффектом бабочки" ("баттерфляй-эффектом", 'butterfly effect'). Название и образ оказались настолько привлекательны для массового сознания, что нашли свое вполне законное место в американской литературе и даже в кино.
Впрочем, у нашего читателя "эффект бабочки" больше ассоциируется с одним из самых знаменитых рассказов Рэя Брэдбери "И грянул гром..." (A Sound of Thunder, 1952), который посвящен путешествиям во времени. Трусливый охотник на динозавров, отправившийся в прошлое, "сошел с тропы" и раздавил бабочку, что привело к необратимым последствиям на уровне всего человеческого социума (изменились как правила английской грамматики, так и настроения избирателей в США, выбравших вместо умеренного кандидата откровенного фашиста). Имеет ли какую-нибудь прямую связь тот давний рассказ Брэдбери и рассуждения Лоренца, в общем-то неясно (информация по этому поводу довольно путанная), но дата появления на свет рассказа наводит на мысль, что именно бабочка из НФ была первична, и она в свою очередь впечатлила метеоролога (здесь тоже своего рода запутанная причинно-следственная связь, тоже этакий "баттерфляй-эффект"...).
"Эффект бабочки" Лоренца и Брэдбери намертво перепутались, и теперь свежевышедший на наши экраны американский фильм "Эффект бабочки" (The Butterfly Effect, 2004), имевший, кстати, рабочее название "Теория хаоса" рекламируют в качестве экранизации все того же Брэдбери (кстати, "И грянул гром..." Брэббери тоже собираются экранизировать, а телепостановки на эту тему случались еще в СССР). В фантастическом триллере некий студент колледжа, терзаемый детскими воспоминаниями, пытается исправить настоящее, возвращаясь в свое юное тело. Однако "эффект бабочки" неизменно приводит к тому, что самые небольшие изменения в системе несут совершенно непредсказуемые последствия.
Воздействие собственно самого рассказа Брэдбери на умы и произведения фантастов и кинематографистов теперь уже невозможно описать ни количественно, ни качественно. Последствия взмаха крылышек бабочки Брэдбери уже не отследишь, но можно говорить о том, например, как эта самая "бабочка" когда-то оказывала свое "разрушительное" воздействие на технически грамотное, но идеологически недоподкованное население одной шестой части суши, заставляя усомниться в том, что железобетонная правда марксистского исторического детерминизма столь уж неуязвима с истинно научной точки зрения.
Помнится, Айзек Азимов - еще один великий американский фантаст - наряду с Брэдбери был, в общем-то, "персоной грата" в советских журналах и сборниках - в качестве гуманиста, эволюциониста и научного фантаста в изначальном смысле этого слова, - но в адрес его знаменитого романа "Конец Вечности" (The End of Eternity, 1952), опубликованного в "Библиотеке современной фантастики" (1966) и несшего отчетливый отпечаток того самого "эффекта бабочки", всегда сквозь зубы выговаривалось что-нибудь вроде "неправомерного преувеличения роли случайности в развитии общества". То есть вот критика "монополистических организаций", готовых в будущем взять в свои руки даже управление человеческой историей - это, безусловно, было хорошо, а изобразить зависимость социального развития человечества (Максимально Ожидаемая Реакция) от какого-нибудь ящика, переставленного путешественниками во времени с места на место (Минимально Необходимое Воздействие) - это, безусловно, ересь.
"Необратимость времени - это не постулат той или иной физической теории, но краеугольный принцип научного знания. Нарушение этого принципа равносильно отказу от научного детерминизма, от причинности, на чем зиждется все здание науки [...] Азимов, по-видимому, разделяет весьма распространенное на Западе среди философов, социологов и историков мнение, будто история человечества всецело зависит от случайного стечения обстоятельств; так что даже самые ничтожные изменения, складываясь в длинные причинно-следственные связи, могут совершенно изменить ход исторического развития", - такой вердикт вынес прямо в послесловии к советской первопубликации в меру бдительный советский социолог Э.А.Араб-оглы.
Разумеется, с точки зрения железной логики и Брэдбери, и Азимов очень даже сильно "грешат". Охота на динозавров, присутствие искусственной "дороги", невольное воздействие на окружающую среду из будущего техникой и занесенными микроорганизмами, - все это должно повлиять на историю и эволюцию не менее разрушительно, чем одна-единственная бабочка. К тому же память о "неискаженной истории", остающаяся в голове у путешественников во времени, уже изменивших прошлое, да и сама изначальная причина такого акта изменения исторической реальности - все это суть парадоксы, без которых, впрочем, немыслима художественная ткань произведения, хотя с точки зрения науки и логики это и нонсенс.
Последующая история "баттерфляй-эффекта" - это время появления вторых, третьих и энных "итераций" художественной посылки Брэдбери... Теперь уже сам рассказ о бабочке входит наравне с другими действующими персонажами в новые произведения других фантастов:
"Вот и в бабочке мало вероятия. История - широкий поток, обтекает она песчинки, бабочек всяких. Но декабристы-то - не песчинки. Хоть в одном мире спасем их. Спасем? Или дадим повесить, чтобы историю не портить? Берешь на свою совесть пятерых повешенных?"
А на Западе на месте маленького рассказика уже вырастают громады сериалов (например, Мир вокзалов времени вроде Шангри-лаРоберта Асприна, где из эпохи в эпоху шляются болваны-туристы, так и норовящие нарушить тот самый "принцип бабочки" - впрочем, никаких действительно серьезных потрясений сама природа времени по Асприну как раз и не позволяет...), перечислить же всех многочисленных литературных исследователей "эффекта бабочки" просто не представляется возможным, как и путешественников во времени...
Теперь же ученые-компьютерщики из Корнельского университета (Cornell University, Итака, штат Нью-Йорк) решили "перекинуть мостик" от атмосферных исследований и машины времени к сегодняшнему миру Интернета, транснациональных корпораций, терроризма и пандемий среди людей и в сельском хозяйстве. Вопрос об "баттерфляй-эффекте" может быть перефразирован тогда следующим образом: "Может ли единственный "мессидж" по электронной почте из Бразилии вызвать поток необратимых событий в штате Техас?"
Социологи постулируют, что только то, что думают и говорят несколько влиятельных лидеров, может глобально распространиться по всей Земле, вырасти как снежный ком и вызывать большие изменения в мыслях большого числа людей. Однако кто эти самые влиятельные люди и насколько широк их круг? Американские специалисты делают на этот счет некоторые предположения. Их идеи могли бы быть применены в таких разнообразных сферах как продажа новых товаров и программ, продвижение новых сельскохозяйственных методов в развивающихся странах, предсказание распространения болезней или идентификация лидеров террористических организаций. Источником для умозаключений послужил Интернет, который, как известно, представляет собой уникальную среду, где можно хорошенько экспериментально (и задешево) поизучать всякие подобные эффекты и явления, отслеживая деятельность очень больших групп людей, наблюдая за тем, как эти группы модифицируются спустя какое-то время.
Общий подход, используемый социологами в таких случаях, состоит в том, чтобы брать интервью у каждого члена группы и узнавать, кто с кем связан - по сути, делать такой своеобразный срез текущего момента. А использование компьютеров и Интернета позволяет путем последовательных рассылок выявлять такие линии связей в очень большой группе, причем это исследование можно повторять неоднократно, то есть набор нужной статистики - это лишь вопрос времени. Собственно, такими "социальными экспериментами" уже вовсю занимаются среди нас вирусы и беспардонные инициаторы так называемых "писем счастья" - тоже подобия "социальных" вирусов, принимающих, например, форму "предупреждений о новой заразе" и рассылаемых затем друг другу совершенно бескорыстно, с самыми добрыми намерениями.
Интернет-группы могут иметь множество разных форм, включая форумы Usenet и "чаты", списки почтовых рассылок и взаимные ссылки между веб-узлами на связанных между собой разделах. Последнее новшество в этом смысле - программы ведения личных интерактивных журналов, известных как "блоги" ("blogs"), - например, популярный в России "ЖЖ" - "Живой журнал". Они приводят к все большему "переплетению" пользователей друг с другом за счет взаимных комментариев относительно тех или иных дневниковых записей. Один из способов находить "влиятельных людей" может состоять в том, чтобы выявлять тех, кто имеет самое большое количество взаимных ссылок и "френдов", или тех, кто сможет "достучаться" до наибольшего числа других пользователей с наименьшим количеством "скачков" через других людей (это, правда, несколько напоминает процесс организации крупных криминальных "сходняков", однако исследовать подобный "феномен" и влияние на него "эффекта бабочки" американским компьютерщикам, понятное дело, в голову не пришло).
Профессор Джон Клейнберг (Jon Kleinberg), обсуждавший подобные алгоритмы на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки (American Association for the Advancement of Science - AAAS) в Сиэтле, говорил о наблюдениях своего рода избыточности: два или три главных "кандидата" могли связаться с тем же самым подмножеством сети. Так, по Клейнбергу, "после указания нескольких первых людей, вы скидываете со счетов многих других, которые все еще могут считаться влиятельными, но в отдельных частях сети".
Исследователи проверили свой алгоритм и на принципиально ином виде сети - на известном интерактивном собрании научных статей в электронном виде (в основном, посвященных вопросам физики и математики), известном как arXiv и поддерживаемом Корнельской университетской библиотекой. Предполагалось, что люди в то время, когда создавали совместную статью, были, конечно, между собой связаны. Исследование игнорировало любую реальную информацию, вроде той, что два конкретных человека работают в одном и в том же учреждении. При этом выяснилось, что метод моделирования сетей Клейнберга и его коллег значительно превзошел по быстродействию те методы, которые полагаются исключительно на подсчет ссылок или измерения "расстояний" между "кандидатами" и остальной частью сети.
Клейнберг также совместно с Дэвидом Либен-Науэллом (David Liben-Nowell), аспирантом из Массачусетского технологического института, изучил основные способы, за счет которых сети растут с течением времени. Цель состояла в том, чтобы пробовать предсказать, в каких местах появятся новые связи (ссылки). В том, что касается сети arXiv, была сначала выдвинута гипотеза, что два человека, которые изначально не были связаны, с большой вероятностью сформируют связь в будущем, если они расположены друг возле друга в списках ссылок. Однако выяснилось, что минимальное число "скачков" - это вовсе не самая объективная мера потенциально возможного в будущем сближения. Причина этого, по мнению Клейнберга, состоит в "феномене маленького мира" ("small world phenomenon"; видимо, это выражение соответствует русскому присловью "как тесен мир!") - он обращает внимание на тот факт, что каждый из нас и так в среднем находится на расстоянии "шести скачков" от любого другого жителя Земли (имеется в виду "промежуточные" знакомства). "Лучше сначала постараться изучить людей, имеющих множество различных коротких связей, соединяющих их, - говорит Клейнберг. - А вообще это очень важный, но пока еще нерешенный вопрос, нуждающийся в дальнейших исследованиях".
Источник:
From butterfly wings to single e-mail, if one action can cause a torrent, Cornell researchers find the best place to start - Cornell News Service Home Page
Ссылки:
Проблема "порядок-беспорядок" в природе и обществе - В.В.Горбачев
Концепции современного естествознания
Погоня за призраком абсолютного знания - Штефан Кляйн
Статьи по теме
Электронный Брат или Брут?
Компьютер на вашем столе - это только помощник. Он позволяет посылать электронную почту, осуществлять "серфинг" по Сети и даже оплачивать счета. Но вскоре он может стать другом... очень близким другом. И даже Братом... Специалисты из Sandia Lab объединяют с помощью компьютера мозги отдельных людей в единую систему.
В Sandia Labs разработана "машина познания"
Новый тип "разумной" машины, которая может в самое ближайшее время существенно изменить процесс общения людей с компьютерами, разработан в национальной лаборатории Министерства энергетики США Sandia Labs. Речь идет ни много ни мало как о создании "синтетического человека", то есть пресловутого искусственного интеллекта.
"Эффект бабочки": машина времени и Интернет
"Эффект бабочки" прочно ассоциируется не только с фантастической посылкой Эдварда Лоренца, но и с одним из самых знаменитых рассказов Рэя Брэдбери, который посвящен путешествиям во времени. Ученые-компьютерщики из Корнельского университета решили "перекинуть мостик" от атмосферных исследований и машины времени к сегодняшнему миру Интернета, транснациональных корпораций, терроризма и пандемий. Вопрос об "баттерфляй-эффекте" может быть перефразирован тогда следующим образом: "Может ли единственный "мессидж" по электронной почте из Бразилии вызвать поток необратимых событий в штате Техас?"
Королевский астроном, известный фантаст и принц пугают нас приближающимся апокалипсисом
Выдающийся британский ученый считает, что в настоящее время шансы близкого всемирного апокалипсиса стремительно возросли и составляют примерно 50 на 50. Впрочем, как-то сомнительно, что этот довольно пессимистический взгляд на окружающую нас действительность станет основой для букмекерских ставок.
Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)
В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.
Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье
Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.
3D-Dooma, или Монстрократия с энфорсером наперевес
Пока путины, зюгановы, чубайсы, жириновские, березовские (именно такой набор персонажей пока предлагается вниманию публики, уж не обессудьте) сами в руки шашек, то бишь мышек не взяли, предлагается другая забава - под названием "Предскажи результаты выборов путем создания их упрощенной модели!"
Межзвездный шпионаж: в то время как мы смотрим на Марс, кто-то может смотреть на нас
Роботы-эмиссары, отправленные к нам из других миров, издавна могут контролировать нашу планету, наблюдая медленное развитие жизни и сообщая все подробности своим инопланетным хозяевам. Такой сценарий часто появлялся в литературе, посвященной проблемам внеземных цивилизаций, и теперь Ален Тоф из Университета Торонто постарался изучить эту идею достаточно серьезно для того, чтобы начать осмысленный поиск этих инопланетных "жучков". Мы могли бы уже найти их останки, если бы точно знали, где искать.
Уютный Плутон станет последним оазисом жизни
Когда-нибудь Земля неизбежно погибнет, поглощенная раздувшимся Солнцем. Возможно внешняя часть Солнечной системы все же сохранится и станет последним уютным оазисом. Компьютерное моделирование показывает, что условия в поясе Койпера могут к тому времени стать даже более благоприятными для возникновения и развития жизни, чем на заре нашей планеты.
На Европе американцев ждет вместо жизни рассол из серной кислоты
Одна из крупнейших юпитерианских лун - покрытая ледяным панцирем Европа, которую астробиологи и научные фантасты уже не один десяток лет прочили в первые кандидаты на поиск внеземной жизни в Солнечной системе, - может оказаться "царством коррозии", местом, пропитанным кислотой и перекисью водорода. В таком случае условия для жизни на ней будут весьма неблагоприятными. Такое заключение сделали специалисты, проводившие на прошлой неделе совещание по планам подготовки миссии Jupiter Icy Moons Orbiter - аппарата NASA для исследования с орбиты ледяных спутников Юпитера.
Планеты Веги - как бульдоги под ковром
Астрономы из эдинбургской Королевской обсерватории доказали, что Вега, одна из самых ярких и известных звезд на нашем небе, имеет планетную систему. При этом утверждается, что система Веги очень похожа на нашу собственную Солнечную систему - во всяком случае больше, чем какая-либо другая из всех, обнаруженных до сих пор. Правда наши "родные" планеты старше на несколько миллиардов лет...
Звезда-гигант Бетельгейзе рассыпается в пыль
Группа американских астрономов сообщила о проводимых с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдениях процессов, протекающих в атмосфере близкой к нам гигантской звезды Бетельгейзе. Удалось непосредственно разглядеть раскаленный газ, исторгаемый из бурлящей звездной атмосферы на расстояния гораздо большие, чем в случае любой другой известной астрофизикам звезды. С этим исторгнутым из звезды и остывающим горячим газом связаны довольно сложные процессы, протекающие во вздутых верхних слоях атмосферы Бетельгейзе.
Выяснилось, что наша Земля относится к числу наименее пригодных для жизни планет
B научной фантастике довольно распространены сюжеты, по ходу развития которых какая-нибудь ужасная сила меняет ось вращения Земли, и тогда смерть грозит всем ее обитателям. В действительности, если бы наклон оси был бы даже гораздо больше нынешнего, жизнь все равно была бы возможна и на Земле, и на любых других подобных ей планетах.
Замаскированная квантовая почта может объяснить молчание внеземных цивилизаций
Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.
Дыра в иллюминаторе (Космос и массовое сознание)
Пилотируемая космонавтика (в отличие даже от непилотируемой) относится к самому странному виду человеческой деятельности, связанному с наукой и техникой. По-настоящему, науки от нее никакой особой и не ждут, всем и во все времена нужны были от нее в первую голову Достижения. А последние события все больше делают космонавтику источником обыкновенной человеческой истерии.