|
Оглавление
Предисловие и благодарности
Кто может измерить путь молекулы?
Кому ведомо, не вызвано ли создание миров падением песчинок? Виктор Гюго "Отверженные" Теория самоорганизованной критичности рисует новую картину окружающего нас мира. Ее основная идея состоит в том, что природа, постоянно пребывающая в неравновесном состоянии, в то же время оказывается в некотором динамически уравновешенном -- критическом -- состоянии, где может случиться всё в соответствии со вполне определенными статистическими законами. Цель науки о самоорганизованной критичности -- внести ясность в фундаментальный вопрос о том, почему природа сложна, а не проста, как то подразумевают законы физики. Теория самоорганизованной критичности объясняет ряд повсеместно встречающихся в природе типов поведения, которые представляются нам сложными. Среди них -- фрактальные структуры и катастрофы. Спектр приложений теории самоорганизованной критичности простирается от изучения пульсаров и черных дыр до землетрясений и биологической эволюции. Интригующим следствием этой теории является то, что катастрофы могут случаться без какой бы то ни было причины. Массовое вымирание может произойти вообще без какого-либо внешнего пускового механизма вроде извержения вулкана или падения на Землю метеорита (хотя теория, разумеется, не может исключить, что такие события имели место). С тех пор как в 1987 году мы впервые предложили эту идею, о самоорганизованной критичности было написано более двух тысяч статей, так что наша работа в течение некоторого времени была самой цитируемой по физике. "Как работает природа: Теория самоорганизованной критичности" -- первая книга, посвященная этой теме. Основная идея проста, как
и большинство математических моделей, использованных при построении теории. Для
понимания в основном не требуется никаких специальных знаний, выходящих
за рамки математики в объеме курса высшей школы. Каждый, кто минимально владеет
компьютером и имеет его под рукой, может самостоятельно запрограммировать
модели и проверить их предсказания. Требуемая математика часто не превышает
уровня старших классов. Часть компьютерных программ доступна через Интернет.
Некоторые из экспериментов с кучей песка относительно просты, так что
заинтересованный читатель может без труда проделать их сам. В отличие от других
областей физики, здесь основные идеи достаточно элементарны, чтобы быть
доступными для неподготовленной аудитории без излишнего упрощения.
Рис.1 Как в научных исследованиях, так и при написании книги мне помогали многие
друзья и коллеги. Заниматься наукой в их окружении было прекрасно --
в особенности
я благодарен Курту Визенфельду и Чао Тангу, с которыми развил
оригинальную идею, а также всем, кто участвовал затем в исследованиях и дал
этой идее жизнь, находя её воплощения в многочисленных и разнообразных явлениях
природы: Кану Чену, Киму Кристенсену, Майе Пачуски,
Зиву
Олами, Сергею Маслову, Майклу Кройцу,
Майклу Вудфоду,
Димитрису Стассинополусу
и Жозе Шейнкману. Отдельное спасибо Элейн Визенфельд,
нарисовавшей кучу
песка -- эмблему
самоорганизованной критичности (рис.1); Рикарду
Соулу за изображение собаки на эластичном поводке (рис.2);
Арчи
Джонстону [...]; Йенсу Федеру и его группе из Осло,
предоставившим [...] иллюстрации к результатам экспериментов
с кучей риса [...]; Даниэлю
Ротману и Джону П.Гротцингеру за фотографии сложных образований, возникших
при формировании пика Кингстон [...]; Питеру Грассбергеру
за офисную интерпретацию модели кучи песка [...]; Паоло Диодати
за оригинальные графики акустических измерений вокруг вулкана Стромболи [...]. Впечатляющая компьютерная графика [...] и иллюстрации
к игре "Жизнь" [...] -- принадлежат
Майклу Кройцу.
Рис.2 Несколько человек помогли мне существенно улучшить литературное качество текста -- к сожалению, краткость и точность формы, уместная в научных журналах, не слишком годится для книги, адресованной более широкой аудитории. Прежде всего я хочу поблагодарить Майю Пачуски и Джима Нидерера, которые помогли мне выстроить план книги и потратили долгие часы, улучшая изложение. Мои дети -- Тина, Якоб и Томас -- проверили, как текст воспринимается непрофессионалами, что привело к пересмотру нескольких неясных мест. Наконец, я в долгу перед Джерри Лайонсом, Уильямом Фрухтом и Робертом Векслером из издательства Copernicus за значительную и неоценимую помощь на всех стадиях работы над рукописью. Об авторе
Бак Пер Датский физик-теоретик, автор теории самоорганизованной критичности. В начале своей научной карьеры П. Баку пришлось столкнуться со многими скептиками; ему крайне нелегко было опубликовать первую статью по новой тематике, сделать первые доклады. Квалифицированные, признанные, уважаемые рецензенты долго не могли понять, с чем же они имеют дело, а потому и не могли дать положительные отзывы. Наконец в 1996 г. П. Баку удалось заинтересовать своими идеями широкую аудиторию с помощью книги, амбициозно озаглавленной «Как работает природа».
Пер Бак был одним из основателей теории сложных систем и внес неоценимый вклад в науку. Самой известной его теорией является общая теория самоорганизации, которую он сам назвал "самоорганизованной критичностью". Его идеи и открытия оказали большое влияние на понимание людьми широкого круга явлений в различных областях науки: от физики до биологии, от неврологии до космологии, от наук о Земле до экономики. Эти идеи применяются для исследования закономерностей явлений, формирующихся спонтанно в различных системах, в том числе землетрясений, лесных пожаров, пробок на дорогах, крахов экономических рынков, а также различных биологических явлений — от феномена естественного отбора до распределения деревьев в лесу по видам. Выводы Пера Бака применимы и для объяснения астрофизических явлений начиная x ray busts и заканчивая распределением галактик во Вселенной. Многие руководители крупных компаний признавались, что смогли понять причины преуспевания их бизнеса только после того, как прочитали книгу П. Бака «Как работает природа». Один из организаторов войны в Персидском заливе, генерал-лейтенант в отставке заявил, что из этой книги он узнал так много того, что может быть применено в военной стратегии, что сделал обязательным ее прочтение для всех американских офицеров в процессе их обучения. Огромное количество ученых и исследователей, познакомившись с теорией П. Бака, переосмыслили свое понимание многих событий и явлений окружающего мира. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||