Дикий мир
Стремиться следует не к тому, чтобы не проиграть в случае кризиса; следует стремиться использовать обратную сторону медали, позитивные чудеса, когда никаких кризисов нет.
7. Математика непредсказуемого
Хаотично работает не сердце, а мозг.
В числе всевозможных увлекательных экспонатов будапештского Дворца чудес выставлен механизм, показанный на илл. 12. От центра колеса отходят три планки, каждая из которых состоит из двух соединенных шарниром сегментов. Таким образом, каждая из планок представляет собой двойной маятник — то есть маятник, к концу которого прикреплен другой. Все три маятника закреплены винтом в центре колеса. Если выбрать начальное положение трех двойных маятников и отпустить их, они начинают раскачиваться. Тут-то и происходит самое удивительное: кажется, что внешние сегменты всех трех двойных маятников движутся совершенно случайным образом. В их движении нет никакого явного ритма или смысла. Иногда один из них взлетает вверх и даже может — в самый неожиданный момент — совершить полный оборот, как маятниковые качели в парке аттракционов. Запустите маятники еще раз. И еще раз. Каждый раз результаты будут получаться совершенно непохожими на предыдущие.
Посетители по большей части стоят перед этим экспонатом как завороженные. Кое-кто, глядя на три штанги, движущиеся столь поразительно непредсказуемым образом, и впрямь впадает в состояние легкого гипноза[70]. Даже не столько хаотичность, сколько огромное разнообразие движений этого маятника не позволяет отвести от него глаз. По данным современных исследований гипноза, именно такая сосредоточенность является единственным необходимым условием для входа в гипнотическое состояние. Без всего остального — расслабленности, слов гипнотизера, даже самого присутствия гипнотизера — можно обойтись.
Илл. 12. Двойной маятник во Дворце чудес в Будапеште
(Фото Петера Тамаша)
Когда моей дочери было восемь лет, она сама научилась входить в некое состояние, подобное трансу. Когда ее брат, пятью годами старше, спросил, как она это делает, она охотно ответила: «Надо изо всех сил сосредоточиться на чем-нибудь — на пламени свечи или просто на пятне на стенке». А когда брат спросил: «А глаза закрывать?» — она ответила: «Да не важно. Но для первого раза, наверное, лучше закрыть».
Непредсказуемый маятник
Двойной маятник может быть превосходным средством для медитации, но нас он интересует с научной точки зрения: действительно ли движение трех маятников хаотично — или же в нем есть некая регулярность, а мы просто недостаточно умны или наблюдательны, чтобы обнаружить ее? Интуитивно кажется, что верен второй вариант. Трудно представить, что такое простое устройство, все движения которого полностью определяются вращением колеса, может порождать абсолютно непредсказуемое поведение.
Илл. 13. Хаотическая траектория простого двойного маятника[71]
Это интуитивное представление ошибочно. Не так давно математики доказали, что движение даже такого простого устройства, как двойной маятник, может быть абсолютно непредсказуемым. Для этого даже не обязательно иметь три маятника — достаточно и одного. На илл. 13 показана траектория такого двойного маятника, звенья которого начинают движение из горизонтального положения. Точнее говоря, на рисунке изображена траектория движения после одного такого запуска. В следующий раз, даже если маятник начинает двигаться почти точно так же, как раньше, траектория будет даже и близко не похожа на прежнюю.
Изменения траектории двойного маятника хорошо иллюстрируют так называемый эффект бабочки. Это выражение, возникшее в 1970-х годах, закрепилось в массовой культуре и стало названием снятого в 2004 году психологического триллера, авторами сценария и режиссерами которого были Эрик Бресс и Дж. Мэки Грубер. Это же название получили сборник стихов[72], детективный роман[73] и рок-группа[74].
Эффект бабочки
История выражения «эффект бабочки» начинается с американского метеоролога Эдварда Лоренца, написавшего в 1963 году статью об одном загадочном случае[75]. Он запускал в компьютере программу моделирования погоды, и когда запустил ее во второй раз, то несколько поленился и ввел округленное значение одного из параметров — 0,506 вместо точного значения, равного 0,506127. Это малое изменение привело к получению совершенно другой модели погодных условий. Как такое могло случиться? В программе не было ничего случайного: Лоренц использовал полностью детерминированную модель. Единственная разница заключалась в изменении одного числа на одну десятую процента. Лоренц был поражен тем, насколько радикально может повлиять на результат столь малое изменение начальных условий.
Лоренц тщательно изучил это явление, и из его исследований развилась теория хаоса, некоторые аспекты которой еще столетием раньше описал великий французский математик Анри Пуанкаре (1854–1912). Впрочем, он не позаботился придумать столь удачное название — и это было большой ошибкой, потому что там, где дело касается «забега» к лавровым венкам, умение себя подать играет весьма важную роль[76]. Поэтому мы не связываем создание теории хаоса с именем Пуанкаре. Но вряд ли дух великого француза вознегодует от пренебрежения: с именем Пуанкаре связаны десятки математических и физических концепций, хотя ни одна из них не приобрела такой популярности, как теория хаоса.
Лоренц заключил, что некоторые математические системы (например, его модель для составления метеорологических прогнозов) работают таким образом, что малейшие изменения в исходных данных порождают огромные изменения в поведении системы. До этого математики считали, что отличительная черта любой удобной для анализа детерминированной системы заключается в том, что малые возмущения в исходных данных (например, небольшие ошибки измерений или ошибки округления) оказывают лишь малое влияние на результат.
В первой статье по этой теме Лоренц привел замечание одного своего коллеги-метеоролога: «Если ваша теория верна, то одного взмаха крыльев чайки было бы достаточно, чтобы навсегда изменить развитие погодных условий». История о том, как чайка превратилась в бабочку, навсегда утеряна в фольклорной мгле. Одни говорят, что это изменение внес редактор с обостренным чувством стиля. Другие утверждают, что сам Лоренц впоследствии говорил о бабочке в одной из своих лекций. Как бы то ни было, «эффект бабочки» вошел в общеупотребительный язык, и теперь в светской беседе можно услышать, что один-единственный взмах крыльев бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе. Иногда бабочка находится в Токио, а результатом становится ураган в Нью-Йорке.
Яркая метафора опасна тем, что может дать ложное представление о природе того объекта, который она описывает. Несомненно, бабочки машут крыльями по всему Токио, не говоря уже о бразильских дождевых лесах. Но, несмотря на все это трепетание крылышек, мы знаем, что, как отмечала Элиза Дулитл: «Хартфорд, Херефорд и Хэмпшир сильных вихрей лишены». Бабочка из Токио не вызывала урагана. Но малое отклонение в учете ветровых течений при моделировании погодных условий может привести к огромному изменению в метеорологических прогнозах, и тогда дождь «пойдет» в Испании в горах, а не на равнинах[77].
Собственно говоря, теория хаоса предлагает несколько изящных математических моделей, в которых воздействие небольшого изменения начальных условий все более и более усиливается от итерации к итерации, что приводит к гигантским изменениям конечного результата, даже если исходное расхождение касалось всего лишь десятого знака после запятой в одном-единственном из всех замеров. В таких случаях действительно можно представить себе, что воздушный поток, вызванный взмахом крыла бабочки, может стать первым шагом в последовательности событий, которая приведет к возникновению тропического циклона. Но это не значит, что циклон создает бабочка. Он порождается природой метеорологических явлений, которая иногда соответствует модели теории хаоса, говорящей нам, что масштабный эффект может быть следствием самой незначительной причины.
Теория хаоса заставила нас осознать одно неприятное свойство нашего мира: в нем есть явления, которые мы не в состоянии предсказать, и причина этому — не наше невежество или неспособность произвести точные измерения. Непредсказуемость вытекает из самой сути таких явлений, и, когда мы сталкиваемся с чем-то подобным, нам не помогут ни расширение знаний, ни повышение точности измерений, ибо как реальным явлениям такого рода, так и математическим концепциям, которые мы используем для их моделирования, неотъемлемо присуща хаотичность.
К тому же такие явления — не просто теоретические диковины. Они возникают в реальном мире, и нередко, а удивительнее всего то, что некоторые хаотические системы гораздо проще, чем погода. Примером такой системы является двойной маятник, подобный тому, который выставлен в будапештском музее. Он неизмеримо проще, чем атмосфера Земли. Тем не менее мы можем задать его начальное положение лишь с некоторой ограниченной точностью, и различие между начальными положениями при двух запусках маятника даже в несколько тысячных долей миллиметра приводит к радикальным изменениям траектории. Модель абсолютно детерминирована. В ней нет никаких скрытых случайных эффектов. Но поведение ее хаотично.
Рост вычислительных мощностей позволяет моделировать погодные условия со все более высокой точностью. Однако получающиеся математические модели оказываются все более и более похожими на хаотические динамические системы. Если аспекты погоды как природного явления действительно соответствуют математической модели теории хаоса, мы никогда не сможем смоделировать погоду настолько точно, чтобы каждый раз получать точный прогноз. Собственно говоря, дело обстоит еще хуже: число крупных ошибок прогнозирования невозможно опустить ниже некоторого предела. С другой стороны, число мелких ошибок можно уменьшать все дальше и дальше, потому что такие ошибки порождаются нехаотическими аспектами погоды, которые не приводят к разрастанию малых отклонений в сегодняшних атмосферных условиях в крупные отклонения завтрашних погодных условий. Но хаотические компоненты погоды гарантируют, что чудовищно ошибочные прогнозы будут появляться всегда, насколько бы ни продвинулась вперед метеорологическая наука.
Однако с математической точки зрения дело обстоит чуть лучше. Хотя способов точного расчета состояния хаотической системы не существует, тем не менее можно вычислить вероятность возникновения в заданных временных рамках определенного состояния. К сожалению, в случае хаотических систем это обстоятельство не приносит большой практической пользы, потому что вероятность возникновения любого экстремального состояния пренебрежимо мала, а объявлять штормовое предупреждение в связи с событием, вероятность которого равна одному шансу из миллиона, никому не захочется. Синоптик, слишком часто поднимающий ложную тревогу, вскоре обнаружит, что его прогнозам никто больше не верит.
В хаотической системе может случиться почти все что угодно. Если наша глобальная метеорологическая система содержит подсистемы, ведущие себя в соответствии с теорией хаоса, то чем более удаленное будущее мы предсказываем, тем вероятнее, что мы наткнемся на такую подсистему. Таким образом, непредсказуемые погодные явления будут всегда: гром всегда сможет грянуть среди ясного неба. Теория хаоса показала нам, что в долгосрочной перспективе погода непредсказуема. Поэтому, хотя за последние сто лет средняя температура на поверхности Земли возросла довольно значительно, мы не можем утверждать с абсолютной уверенностью, что потепление будет продолжаться, — возможно, вместо этого в дело вмешается новый ледниковый период. Лучше использовать теорию хаоса другим образом — изучая различные возможные сценарии и пытаясь вычислить вероятность их осуществления.
Вдали от хаотического состояния мы можем вычислить с достаточно высокой точностью, следует ли, например, ожидать потепления или похолодания, грозы или солнца. Но когда система становится хаотической, может случиться все что угодно.
Вполне возможно, что теория хаоса предлагает хорошую модель неких основополагающих принципов природы, хотя пока что мы не знаем, как сформулировать эти принципы и определить область их применимости. В следующей главе я опишу один общий принцип, который может стать теоретической основой некоторых типов хаотических явлений, но сперва давайте рассмотрим множество областей, к которым могут быть применимы различные модели теории хаоса.
Хаос в мозге и в сердце
Мы видим в природе, что некоторые системы работают в соответствии с ньютоновской картиной мира: малые изменения причин порождают лишь малые изменения следствий. Но есть и такие системы, правила существования которых лучше описываются теорией хаоса. Именно это я и имел в виду, когда говорил, что к некоторым природным явлениям применимы законы Тихонии, а к некоторым другим — законы Диконии (могут существовать и такие явления, к которым неприменимы ни те ни другие законы, — но здесь я их не рассматриваю). Чтобы увидеть такие системы в действии, нам достаточно заглянуть внутрь самих себя.
По данным недавних исследований, бессознательное человека, возможно, работает более или менее в соответствии с моделями теории хаоса[78]. Меня забавляет, когда кто-нибудь из моих студентов-психологов пытается анализировать свое собственное бессознательное, проявляя зачатки профессиональной компетенции, но в то же время показывая, что понимает иные концепции лишь отчасти. «У меня случилась бессознательная оговорка». «Я вдруг понял, что неосознанно хочу…» Эти студенты забывают, что мы называем бессознательное бессознательным именно потому, что мы его не осознаем. А если к бессознательному действительно можно применить теорию хаоса, то мы никогда не сможем полностью осознать его.
Здоровое человеческое сердце по сути дела относится к миру Тихонии, и его патологическое состояние можно обнаружить при появлении на электрокардиограмме хаотических элементов. С другой стороны, здоровый мозг явно принадлежит к миру Диконии. Электроэнцефалограммы, отражающие электрическую активность мозга, показали, что один из компонентов мозговых волн с очень хорошей точностью моделируется хаотической динамической системой[79]. Эти волны «регулярно хаотичны», то есть они регулярно бывают абсолютно иррегулярными. Однако при некоторых заболеваниях такие флуктуации исчезают до такой степени, что их отсутствие может быть использовано в качестве диагностического индикатора — например, для предсказания склонности к эпилепсии.
Режимы работы сердца и мозга обладают настолько разительными фундаментальными различиями, что эти органы стали символами двух противоположных типов поведения. Мы считаем, что эмоции хаотичны и диктуются сердцем, и в то же время верим, что наш мозг работает стабильным и предсказуемым образом. Теория хаоса говорит, что наши взгляды на эти органы следует изменить на диаметрально противоположные. Хотя Библия и призывает «наклонить сердце твое к размышлению»[80], сегодня мы знаем, что размышление происходит вовсе не в сердце. Но у науки на осознание этого факта ушло неимоверно много времени. Именно этому вопросу — «Голова или сердце?» — посвятил свой последний крупный эксперимент великий французский физик Антуан Лоран Лавуазье.
Лавуазье был не только ученым, но и аристократом, и в дни Французской революции этот статус пришелся не к месту и стоил ему головы. В 1794 году его судили, приговорили к смертной казни и отправили на гильотину в числе двадцати восьми fermiers généraux, «генеральных откупщиков», разбогатевших на сборе податей от имени короля. Узнав о приговоре, он понял, что ему предоставляется уникальная возможность, шанс дать окончательный ответ на один из величайших неразрешенных вопросов физиологии: где находится вместилище воли — в мозге или в сердце? Не следует относиться к этому вопросу с высокомерием, основанным на наших нынешних знаниях: сейчас-то мы знаем, что мозг занимается мышлением, а сердце перекачивает кровь. Но тогда многие признаки указывали на то, что органом воли может быть именно сердце. Например, когда мы страстно хотим чего-нибудь, мы ничего не ощущаем в голове, но можем чувствовать, как сердце терзается желанием.
Лавуазье запланировал следующий эксперимент: после отделения головы от тела он собирался моргать до тех пор, пока был на это способен. Если бы оказалось, что голова может моргать без посредства сердца, это доказало бы, что вместилищем воли является мозг. Чем дольше ему удавалось бы моргать, тем убедительнее было бы доказательство того, что воля к морганию проистекала только из его головы. Он поручил ассистенту вести подробную запись происходящего и опубликовать результаты эксперимента под именем Лавуазье. На гильотину он взошел с радостью, сознавая, что ему предстоит сделать еще одно важное дело во имя науки. И разумеется, после того как голова Лавуазье была отделена от тела, она продолжала непрерывно моргать в течение пятнадцати секунд. Другие источники говорят о двадцати секундах, третьи называют целых тридцать.
Я много где встречал эту историю. Можно предположить с почти абсолютной уверенностью, что в ней нет ни слова правды. Это пример того, что позднее стали называть городской легендой. Не существует никаких свидетельств того, что ассистент Лавуазье выпустил такую публикацию. Никто из очевидцев казни не упоминает о моргании. В университетских курсах нет ни следа упоминания о таком эксперименте. Уж во всяком случае, он не входит в нынешние учебные программы, хотя сейчас у нас есть гораздо более убедительные (и менее жуткие) доказательства того, что вместилищем воли, как и мышления вообще, является именно мозг. Но даже если все было совсем не так, эта история иллюстрирует долгий путь к открытию того факта, что наша способность к логическому мышлению связана с хаотической составляющей мозговой деятельности, которая существует, по-видимому, только у вида Homo sapiens. Тем не менее наша память относительно достоверна, наша личность изменяется медленно и лишь в редких случаях резко, и мы способны мыслить более или менее связно. Как же увязать стабильность, необходимую для всего этого, с хаосом, царящим в нашем мозге?
Простота хаоса
Хаос в том смысле, в котором используют это слово математики и физики, никоим образом не исключает возможности стабильности. Более того, он даже гарантирует некоторые виды стабильности, хотя и не в том смысле, который знаком нам по повседневной жизни.
Математики и физики считают систему хаотической, если она обладает следующими тремя свойствами:
1. Состояние системы определяется малым числом переменных (от пяти до десяти), причем очень простым образом.
2. Система чрезвычайно чувствительна к малым изменениям начального состояния.
3. На некотором этапе развития система оказывается сколь угодно близка ко всем состояниям, которых она теоретически может достичь, хотя и не обязательно достигнет каждого из возможных состояний.
Как и все математические утверждения, эти три условия изложены здесь слишком сжато, чтобы их можно было понять без дальнейших объяснений. Рассмотрим их несколько подробнее, чтобы понять, что можно считать хаосом, а что нельзя.
Первое условие отражает то наблюдение, что даже очень простые уравнения могут иметь чрезвычайно сложные решения. Примером такой ситуации служит двойной маятник: хотя его движение можно описать тремя простыми уравнениями, маятник может двигаться по чрезвычайно сложной траектории. Суть математического хаоса в том и заключается, что он может быть порожден необычайно простыми, и даже полностью детерминированными, условиями.
Второе условие — это другая формулировка «эффекта бабочки». Отличительным свойством хаотических систем является то обстоятельство, что малые отклонения, как правило, не сглаживаются, а усиливаются системой. Поэтому даже при наличии уравнений движения хаотической системы (например, двойного маятника) мы не можем предсказать, в какое состояние эта система в конце концов придет, потому что в системах реального мира невозможны абсолютно точные измерения и любые начальные значения, которые мы вводим в уравнения движения, неизбежно отличаются — пусть даже на ничтожно малую величину — от значений истинных, а даже мельчайшие отклонения начальных значений порождают по мере развития системы огромные различия.
Третье условие говорит нам, что хаос не равен полному беспорядку. Случайный шум — например, радиопомехи или возмущения воды в бурной реке — не есть хаотическая система. Радиопомехи абсолютно случайны, в хаосе же нет ничего случайного. Хаос кажется в высшей степени иррегулярным, но далеко не все то, что кажется «хаотичным», действительно хаотично. Третье условие добавляет и еще кое-что. Когда двойной маятник качается, его траектория оставляет на бумаге плотный клубок каракулей и рано или поздно подходит сколь угодно близко ко всем точкам, которых она может достигнуть. Но при этом эта траектория подчиняется простому принципу конструкции маятника; в ней нет ничего случайного! Таким образом, третье условие означает также, что хаотическая система в конце концов заполняет все предоставленное ей пространство, в том смысле, что в области действия системы нет ни одного участка, на который система рано или поздно не проникнет, каким бы малым он ни был. В некотором смысле можно сказать, что хаос осуществляет принцип, утверждающий, что природа не терпит пустоты.
В таком, формальном, смысле слова хаос не есть состояние полной неразберихи. Именно в этом на самом деле и состоит его суть: система, проявляющая хаотические с математической точки зрения свойства, выглядит хаотической, но подчиняется простому набору правил. Существуют структуры и еще более сложные, чем хаос. Я только назову их: броуновское движение, турбулентность, вихревое течение. Эти в высшей степени сложные структуры не считаются хаотическими. Возможно, самое интересное свойство хаоса — это его теоретическая простота.
Математики и физики часто испытывают неприязнь к чрезмерно сложным системам, в особенности потому, что даже простые системы часто бывают неразрешимыми. У природы такой неприязни не бывает. Природа ничего не пытается решить. В природном мире объекты просто возникают в соответствии с законами физики, химии и биологической эволюции, и природа решает, какие из них в итоге выживут, а какие — исчезнут, не спрашивая, не слишком ли сложной оказалась та или иная структура.
Структура человеческого мозга в значительной степени определяется информацией, закодированной в ДНК, и, хотя наш мозг содержит гораздо больше переменных, чем те пять или десять, которых требует первое условие хаоса, тем не менее в самом мозге этих переменных заключено на много порядков меньше, нежели в том количестве информации, что необходимо для его описания. Природа истолковывает первое условие в гораздо более крупном масштабе, чем математики и физики, и тысячи генов, в которых закодированы правила, необходимые для построения мозга человека, — это, по меркам природы, «небольшое» число переменных. Можно представить себе, как естественному отбору удалось создать столь невероятно сложную структуру, определенную таким сравнительно небольшим числом переменных, даже если математиков или физиков перспектива работы с таким огромным их количеством привела бы в ужас.
По-видимому, для возникновения человеческого мозга со всеми его высшими когнитивными функциями была необходима возможность действия хаоса. Это не значит, что законы хаоса должны были быть закодированы в нашей ДНК — точно так же, как животному для поддержания равновесия не требуется, чтобы в его мозге была закодирована гравитационная постоянная. Но законы физики — часть природной окружающей среды, и организмы развиваются с учетом ограничений, которые налагают эти законы, и возможностей, которые они предоставляют.
Может быть, человек — единственное животное, мозг которого способен применять законы хаоса в когнитивных процессах. Электроэнцефалограммы показывают, что люди мыслят непрерывно, даже во сне. Насколько нам известно, никакое другое животное этого не делает. Даже у наших родственников, человекообразных обезьян, есть периоды нулевой активности даже в бодрствующем состоянии, и в такие периоды для активизации их высших мозговых функций требуется внешний стимул. Непрерывная мозговая деятельность человеческого мозга обеспечивает возможность долговременного хаотического поведения, которое, по-видимому, и является определяющей составляющей человеческого мышления.
Наука хаоса
Одним из основных побудительных мотивов развития математики было стремление найти более удобные способы вычислений, и за последние десять тысяч лет поиски таких способов приводили к появлению все более замысловатых вычислительных средств и алгоритмов. Но даже умнейшие из математиков могут оказаться бессильны перед лицом человеческой иррациональности. Например, Ньютон писал в 1720 году, когда потерял 20 000 фунтов (огромное состояние по тем временам) на фондовой бирже: «Я могу исчислить движение небесных тел, но не безумие человека»[81].
Начиная с глубокой древности математики спорили также о природе тех объектов, которые изучает математика, — например, чисел и геометрических фигур. Еще в V веке до нашей эры пифагорейцы открыли иррациональные числа, и древнегреческие геометры спрашивали, можно ли разделить произвольный угол на три равные части при помощи только неразмеченной линейки и циркуля. Эта задача оставалась нерешенной до XIX века, пока не были разработаны более современные математические теоремы, при помощи которых была доказана невозможность такого построения[82].
Хотя решение задачи о трисекции угла заняло целых два тысячелетия, математики продолжали твердо верить, что любую математическую задачу, которую можно поставить, рано или поздно удастся и решить, а любая вычислительная задача, которую можно рассчитать в теории, в конечном счете должна оказаться рассчитанной и на практике. Возможно, именно поэтому результаты, полученные Пуанкаре в области теории хаоса, остались в свое время настолько мало замеченными. Но теорема Гёделя уничтожила идею о том, что математика может решить любую задачу, которую математики могут сформулировать. Когда стало ясно, что математика не способна произвести любой расчет и доказать или опровергнуть любое утверждение, которое может быть в ней сформулировано, математики заинтересовались исследованием пограничных областей своей дисциплины. Что именно невозможно вычислить или предсказать? Может ли математика сказать что-либо интересное о таких объектах, за исключением того, что они неисчислимы и непредсказуемы?
До сих пор мы по большей части видели в этой главе негативные аспекты хаоса — те объекты, которые он объявляет неисчисляемыми и непредсказуемыми. Однако, хотя мы не можем предсказать будущего состояния хаотической системы, иногда появляется возможность вычисления вероятности того, что она придет в одно, а не другое состояние. Такое вычисление дает своего рода теоретическое решение, но оказывается, что сама природа хаотических систем делает невозможным сколько-нибудь точное предсказание наступления экстремальных событий.
Тут важно помнить, что теория хаоса занимается не беспорядком, случайностью или путаницей, а точно определенным типом кажущегося беспорядка. Именно так работают точные науки: при любой возможности они стремятся сосредоточиться на простых вопросах — таких, на которые можно ответить, поставив эксперимент, — оставляя по-настоящему масштабные и трудные задачи на долю тех, кто приобретает знания другими способами. Точные науки избегают вопросов вроде «В чем смысл жизни?», «Почему существует материя?» или «Что есть абсолютная гармония мира?», а вместо них задают вопросы более прозаические: «С какой скоростью скатывается по наклонной плоскости шарик?», «По какому маршруту циркулирует в организме кровь?», «Как размножаются животные?» или «Почему мякоть яблока, если ее расковырять пальцем, становится коричневой, а мякоть апельсина — нет?» К слову, именно последний вопрос, вроде бы взятый с потолка, привел венгерского ученого Альберта Сент-Дьёрдьи к открытию витамина С.
То, как сформулирована теория хаоса, делает ее достаточно простой для применения в естественно-научных изысканиях, а масштаб спектра явлений, которые она описывает, обеспечивает возможность широкого применения результатов таких изысканий. Отвечая на такие узкие, банальные с виду вопросы, ученые умудряются приходить к чрезвычайно общим выводам. Например, закон сохранения материи и энергии вполне мог появиться в писаниях мистиков или философов или найти выражение в произведениях искусства. Эти методы познания мира действительно привели к осознанию законов сохранения, хотя и не с такой щепетильной точностью, с какой их сформулировала наука. Отличительная особенность точных наук состоит в том, что мы знаем не только то, что знаем, но и то, как именно мы пришли к этому знанию.
Теория хаоса привела к открытию масштабной инвариантности — принципа не менее общего и изящного, чем закон сохранения материи и энергии.