Потому что мыслил символьно, а не геометрически.
Мандельброт был прирожденным геометром и обладал мощной зрительной интуицией. После трудного детства (как еврей в оккупированной Франции он подвергался постоянной опасности быть арестованным нацистами и имел все шансы закончить жизнь в лагере смерти) Мандельброт сделал необычную, но весьма и весьма творческую математическую карьеру, основную часть которой он работал научным сотрудником лаборатории IBM им. Томаса Уотсона в Йорктаун-Хайтс (штат Нью-Йорк). Там он написал серию статей на самые разные темы, от частотности слов в языках до уровней паводков на реках. Затем, в приступе вдохновения, объединил массу этих разнообразных и забавных исследований в единую геометрическую концепцию – концепцию фрактала.
Традиционные в математике фигуры, такие как шар, конус или цилиндр, имеют очень простую форму. Чем ближе вы их разглядываете, тем более гладкими и плоскими они кажутся. Общий вид исчезает, а то, что остается, больше всего похоже на абсолютно однообразную равнину. Фракталы выглядят иначе, они имеют детальную структуру на любом масштабе увеличения. Он бесконечно извилист. «Облака не шары, – писал Мандельброт, – горы не конусы, береговая линия не состоит из окружностей, а кора не гладкая, да и молния движется не по прямой». Фракталы отражают те аспекты реальности, которые остаются за рамками традиционных структур математической физики. Их появление привело к фундаментальным изменениям в том, как ученые моделируют реальный мир, с конкретными приложениями в физике, астрономии, биологии, геологии, лингвистике, глобальных финансах и многих других областях. Кроме того, у фракталов имеются глубокие чисто математические особенности и прочные связи с хаотической динамикой.
Фракталы – одна из нескольких областей математики, которые, не будучи совсем уж новыми, начали бурно развиваться во второй половине XX в. и изменили взаимоотношения между математикой и ее приложениями, предложив новые методы и подходы. Корни фрактальной геометрии восходят к поиску логической строгости в математическом анализе; поиск этот привел около 1900 г. к открытию разнообразных «патологических кривых», основным назначением которых было показать, что наивные интуитивные аргументы могут быть обманчивыми. К примеру, Гильберт определил кривую, которая проходит через все без исключения точки внутри квадрата – проходит не просто вблизи от них, но строго через каждую точку. Эта кривая называется заполняющей, по очевидным причинам, и предупреждает нас об осторожности при работе с понятием измерения. Непрерывное преобразование способно увеличить размерность пространства, в данном случае с 1 до 2. Другие примеры – «снежинка» Хельге фон Коха, которая имеет бесконечную длину, но при этом ограничивает собой конечную площадь, и ковер Вацлава Серпинского – кривая, пересекающая саму себя в каждой точке.
Однако эти ранние работы остались почти незамеченными за пределами специальных сообществ и рассматривались в основном как диковинки. Чтобы некоторая предметная область «родилась», кто-то должен собрать отдельные кусочки вместе, осознать их фундаментальное единство, сформулировать требуемые понятия с достаточным обобщением – а затем выйти и «продать» свои идеи миру. У Мандельброта, которого ни в коем случае нельзя назвать математиком в традиционном смысле, хватило проницательности и упорства сделать именно это.
Бенуа родился в литовской семье ученых-евреев в Варшаве в период между двумя мировыми войнами. Его мать Белла (урожденная Лурье) была стоматологом. Отец Карл Мандельброт, не имевший формального образования, шил и продавал одежду, но в основном родственники с его стороны семьи на протяжении нескольких поколений были учеными, так что Бенуа воспитывался в академической традиции. У Карла был младший брат Шолем, позже ставший видным математиком. Мать, потерявшая в результате эпидемии одного ребенка, несколько лет не отдавала Бенуа в школу, чтобы уберечь от инфекции. Его учил дома дядя Лотерман, но учителем он был неважным. Бенуа научился играть в шахматы, он слушал много классической музыки и всевозможных историй, но больше почти ничем не занимался. Он не выучил ни алфавит, ни таблицу умножения. При этом, однако, развил в себе способность к визуальному мышлению. И в шахматах его ходы диктовались скорее рисунком игры – расположением фигур на доске, нежели какой-то стратегией. Бенуа обожал географические карты – это пристрастие он унаследовал, вероятно, от отца, заядлого коллекционера карт. Картами были увешаны все стены в его доме. Кроме того, он читал все, что только попадало ему в руки.
В 1936 г. Мандельброты покинули Польшу и стали экономическими и политическими эмигрантами. Мать больше не могла работать в медицине, бизнес отца рухнул. Семья переехала в Париж, где жила сестра отца. Позже Мандельброт расплатился с ними: он спас им жизнь и помог справиться с депрессией.
Шолем Мандельброт тем временем продвигался все выше в математическом мире, и, когда Бенуа было пять лет, его дядя стал профессором Университета Клермон-Феррана. Еще через восемь лет он занял должность профессора математики в Коллеж-де-Франс в Париже. Впечатленный его успехом, Мандельброт и сам начал подумывать о карьере математика, хотя его отец неодобрительно относился к столь непрактичному занятию в качестве профессии.
Когда Мандельброт был подростком, дядя Шолем взялся за его образование. Бенуа поступил в парижский лицей Ролан. Но оккупированная Франция представляла собой не слишком удачное место (и время) жительства для еврея, и детство Бенуа было отмечено бедностью и постоянной угрозой насилия и смерти. В 1940 г. семья вновь бежала, на этот раз в крохотный городок Тюль на юге Франции, где у его дяди был загородный дом. Затем нацисты оккупировали и южную Францию, и следующие полтора года Мандельброт провел в бегах. Он описывал этот период своей жизни следующим невыразительным образом:
Несколько месяцев я провел в Перигее учеником слесаря-инструментальщика на железной дороге. Для позднейшей мирной жизни этот опыт оказался полезнее, чем период работы конюхом в то же военное время, но я внешне не походил ни на ученика слесаря, ни на конюха да и разговаривал иначе и однажды едва избежал казни или высылки. Со временем друзья устроили так, что меня приняли в лицей дю Пар в Лионе. Хотя в значительной части мира царил хаос, в лицее дела выглядели почти нормально: класс готовился к наводящему ужас экзамену, принятому в элитных французских университетах и известному как Grandes Écoles. Несколько следующих месяцев в Лионе относятся к важнейшим периодам моей жизни. Абсолютная нищета и глубокий страх перед немецким властителем города (позже мы выяснили, что звали его Клаус Барби) заставляли меня большую часть времени проводить за письменным столом[29].
Барби был гауптштурмфюрером СС, вызывавших ужас, и членом небезызвестного гестапо (тайной полиции). Его прозвали «лионским мясником» за то, что он лично пытал французских пленных. После войны Барби бежал в Боливию, но в 1983 г. был выдан во Францию и посажен в тюрьму за преступления против человечности.
В 1944 г. в Лионе Мандельброт, изучая математику, обнаружил, что обладает высококлассной зрительной интуицией. Когда преподаватель ставил перед студентами какую-нибудь сложную задачу в символьной форме – к примеру, давал уравнение, – Мандельброт сразу же преобразовывал его в геометрическую форму, которая помогала найти более простое решение. Его приняли в Высшую нормальную школу в Париже, где он должен был изучать математику. Однако принятый там математический стиль был очень близок тому, чем занималась школа Бурбаки, – этот абстрактный и обобщенный стиль был сосредоточен на теоретической математике. Его дядя придерживался аналогичной математической философии и даже входил поначалу в группу Бурбаки – до того как она начала систематический пересмотр математики по строгим абстрактным канонам. Такой формальный стиль математического мышления, без картинок и конкретных приложений, не привлекал Мандельброта. После нескольких дней в Нормальной школе он решил, что попал не туда, и ушел. Вместо этого он поступил в более практически ориентированную Политехническую школу (вступительные экзамены туда он уже сдал, параллельно с экзаменами в Нормальную школу). Здесь у него было гораздо больше свободы для изучения различных дисциплин.
Дядя продолжал подталкивать Бенуа к более абстрактной математике; он предложил ему выбрать для диссертации на докторскую степень тему, связанную с опубликованной в 1917 г. работой Гастона Жюлиа по комплексным функциям. Это предложение Бенуа не понравилось. Позже, принимая премию Вольфа, Мандельброт писал:
Обожаемые моим дядей ряды Тейлора и Фурье появились несколько столетий назад в контексте физики, но в XX в. превратились в область, которую ее приверженцы описывали как «тонкий» или «строгий» математический анализ. В теоремах моего дяди одни допущения могли занимать несколько страниц. Различия, которые ему нравились, были настолько неуловимыми, что никакое условие не могло быть одновременно необходимым и достаточным. Длинные родословные рассматриваемых вопросов, служившие для него источником гордости, меня отталкивали в молодости[30].
Однажды Мандельброт, все еще искавший тему, попросил у Шолема что-нибудь, что можно почитать в метро. Дядя вспомнил какую-то статью, только что выброшенную в мусорную корзинку, и выудил ее оттуда, сказав: «Это безумие, но ты любишь безумные штучки». Статья представляла собой обзор книги лингвиста Георга Ципфа о некотором статистическом свойстве, общем для всех языков. Никто, кажется, не понимал, о чем она, но Мандельброт мгновенно решил, что должен объяснить это свойство, которое сегодня называется законом Ципфа. И кое-что ему действительно удалось сделать, как мы скоро увидим.
С 1945 по 1947 г. Мандельброт учился под руководством Поля Леви и Гастона Жюлиа в Политехнической школе, а затем поехал в Калифорнийский технологический институт и получил магистерскую степень по аэронавтике. После этого он вернулся во Францию и в 1952 г. получил докторскую степень. Кроме того, Мандельброт работал в Национальном центре научных исследований. Он провел год в Институте высших исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси) под эгидой Джона фон Неймана. В 1955 г. Мандельброт женился на Альетте Каган и переехал в Женеву. После нескольких посещений США в 1958 г. Мандельброты переехали туда на постоянное жительство, и Бенуа стал работать исследователем в IBM в Йорктаун-Хайтс. Он работал в этой компании 35 лет, став сначала членом, а потом и почетным членом IBM. Мандельброт получил множество наград, включая орден Почетного легиона (1989 г.), премию Вольфа (1993 г.) и