Ритм вселенной. Как из хаоса возникает порядок

Ритм вселенной. Как из хаоса возникает порядок (англ. Sync.How Order Emerges from Chaos in the Universe, Nature, and Daily Life) — научно-популярная книга Стивена Строгаца, изданная в 2003 году на английском языке в издательстве Hachette Books^[1], посвящена вопросам математики и физики, затрагивают многие аспекты теории хаоса.

На русский язык была переведена Иваном Веригиным и издана изательством Манн, Иванов и Фербер в 2017 году.

Автор книги американский математик и профессор прикладной математики в Корнелльском университете Стивен Строгац^[2], занимающейся изучением нелинейных систем, в том числе изучением синхронизации в динамических системах, исследованиями в различных областях прикладной математики, включая математическую биологию и теорию комплексных сетей.

В своей книге автор рассказывает о том, как происходит спонтанное упорядочение ритмов, наблюдаемых в окружающем мире, о том как синхронизируются физические процессы на уровнях от атомного ядра и до космических объектов^[3].

Автор отмечает, что Луна вращается в идеальном резонансе со своей орбитой вокруг Земли; миллионы нейронов работают вместе, управляя дыханием человека; каждую ночь вдоль приливных рек Малайзии тысячи светлячков вспыхивают в унисоне. Все эти удивительные моменты синхронности происходят спонтанно — как будто Вселенная испытывает непреодолимое стремление к порядку.

Далее он пишет, что тенденция к синхронизации, возможно, является самым загадочным и всепроникающим движущим фактором во всей природе. Она заинтриговала величайшие умы XX века, включая Альберта Эйнштейна, Ричарда Фейнмана, Норберта Винера, Брайана Джозефсона и Артура Уинфри. Но только в последнее десятилетие ученые из разных дисциплин пришли к осознанию того, что изучение синхронности может произвести революцию в понимании всего — от происхождения жизни до некоторых типов человеческого поведения. Автор говорит о том, что на первый взгляд эти явления могут показаться несвязанными, но на более глубоком уровне существует связь, созданная объединяющей силой математики^[3].

Автор приводит примеры того, как использование синхронизированных электронов для создания самых чувствительных в мире детекторов, способных обнаружить нефть, зарытую глубоко под землей, и определить больные ткани, связанные с эпилепсией и сердечной аритмией.

Основные тезисы книги^[4]:

• В основе Вселенной лежит устойчивый, настойчивый ритм — звук синхронизированных циклов. Он пронизывает природу во всех масштабах и спонтанно, как будто природа испытывает жуткое стремление к порядку.
• Спонтанный порядок озадачивает ученых, поскольку термодинамика, казалось бы, предсказывает обратное — больший беспорядок и энтропию, а не порядок.
• Синхронность — объяснение порядка во времени.
• Хаос — кажущееся случайным, непредсказуемое поведение, управляемое неслучайными, детерминированными законами. Занимает незнакомую промежуточную позицию между порядком и беспорядком. Внешне выглядит хаотичным, но содержит загадочные закономерности и управляется жесткими правилами. Он предсказуем в краткосрочной перспективе, но непредсказуем в долгосрочной.
• Структура всегда влияет на функцию. Структура социальных сетей влияет на распространение информации и болезней; структура электросетей влияет на стабильность передачи электроэнергии. То же самое должно быть верно и для видов в экосистеме. Структура сети должна в значительной степени определять ее динамику.
• Природа использует все средства, чтобы позволить осцилляторам общаться, что приводит к синхронизации. Осцилляторы, когда они синхронизируются, выстраиваются во времени, а не в пространстве.
• Сверхпроводимость — это тип вечного двигателя, который не противоречит термодинамике благодаря способности электронов объединяться в пары и синхронизироваться.
• Люди не умеют оценивать вероятности редких событий.

Синхрония, как видении ее автор — это наука, находящаяся в зачаточном состоянии, этот наука где математики и физики пытаются определить, как спонтанный порядок возникает из хаоса^[4].

Строгац, отмечает что синхронность можно обнаружить повсеместно — от лазеров до электронов, от биологических часов человека до маятника. Синхронизация неодушевленных объектов — это проявление некоторых глубочайших законов математики и физики в действии, которые еще предстоит открыть человечеству^[4].