Как работает природа. Теория самоорганизованной критичности

Серия: Синергетика: от прошлого к будущему. №66. Изд.2.

Яркая, талантливая, необычная книга, на стыке философии, физики и компьютерного моделирования, на границе между научно-популярной литературой, серьезной монографией и мемуарами, оказалась "неформатом". Чем-то непривычным, резко выделяющимся из общего ряда, что трудно вместить в привычные рамки. Порой ученым неясно, на какую полочку всё это следует положить...

Модели самоорганизованной критичности в своем большинстве имеют дело с абстрактными сущностями, и их построение и исследование скорее может трактоваться как создание языка, нежели как описание реальных систем. Однако уже сейчас делаются попытки говорить на этом языке о СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ, о СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШКАХ, строить математические модели, опирающиеся на геофизическую информацию... Междисциплинарность обсуждаемой Пером Баком теории привела к тому, что ее весьма активно начали развивать и использовать в контексте СОЦИОЭКОНОМИКИ, чтобы выявить причины БИРЖЕВЫХ КРАХОВ, проследить механизмы их возникновения и выделить предвестники, предшествующие подобным событиям... Важный вопрос касается и ПРЕДСКАЗУЕМОСТИ ПОВЕДЕНИЯ таких сложных систем, как ЗЕМНАЯ КОРА, ФОНДОВЫЙ РЫНОК, БИОСФЕРА и другие подобные объекты. Еще 30 лет назад многие крупные ученые считали задачу ПРОГНОЗА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ неразрешимой, а то и вовсе лежащей вне научного поля.
Зачем нужна теория сложных систем? И как это автор осмелился дать книге такое громкое название: "Как работает природа"?
Ответ прост и лаконичен --- в отличие от других теорий, описывающих те или иные отдельные сложные системы, самоорганизованная критичность --- первая общая теория сложных систем, базирующаяся на прочном математическом фундаменте.
Пер Бак является первооткрывателем самоорганизованной критичности --- концепции, которая набирает все больший вес в современной науке. Оказывается, что многие никак не связанные, на первый взгляд, друг с другом явления --- от формирования ландшафта до эволюционных процессов, от деятельности нервной системы до экономического поведения --- имеют ряд общих свойств. Такие свойства принято называть эмерджентными. Взмах "волшебной палочки" теории самоорганизованной критичности осветил все это многообразие и позволил увидеть внутреннее единство. В чем оно провляется? Во-первых, в свойстве прерывистого равновесия: долгие периоды относительного покоя время от времени прерываются катастрофами ("лавинами") различных масштабов. Это может быть как сход лавины в буквальном смысле слова, так и разнообразные кризисные явления --- массовые вымирания видов, обвалы и ралли курсов акций, солнечные вспышки или появление и исчезновение структур в клеточных автоматах. Во-вторых, в степенных законах: соотношения между размерами лавин могут быть описаны простой экспоненциальной формулой. Не требуется никаких специальных теорий для масштабных событий --- одни и те же силы отвечают как за текущее снижение индекса Доу-Джонса на 5 пунктов, так и за "черный понедельник" 1987 года. В-третьих, фрактальной геометрии: самоподобие присуще системе на любых масштабах. И наконец, в характерном 1/ f-шуме, когда при развитии системы во времени запись ее эволюции также является фрактальной.
Эти черты настолько схожи, что, как пишет автор, "это заставляет задуматься: не есть ли все это проявления одного принципа? Может быть, здесь есть некий аналог ньютоновского закона, свое F = ma сложного поведения?" Пер Бак убедительно показывает, что самоорганизованная критичность --- спонтанная эволюция систем к критическому состоянию --- и является ключом к пониманию этого единого принципа.
Эта научно-популярная книга открывает захватывающий вид на горизонты завтрашней науки, она уникальна по той целостной картине, которую она создает у читателя, дает путеводную нить и набор базовых моделей, которые помогают понять происходящее и предлагают инструменты для его описания, а также помогает переосмыслить понимание многих событий и явлений окружающего мира.
Книга рассчитана на широкий круг читателей.