38. Огромное большинство интересующих нас процессов в общем случае не поддается

прогнозированию; надежный прогноз скорее исключение, чем правило. При этом

непрогнозируемы не обязательно только сложные процессы, управляемые множеством

трудноучитываемых факторов, но и сравнительно простые, контролируемые всего двумя-

тремя факторами. К тому же знание механизма процесса не гарантирует

прогнозируемости: механизм может быть таков, что порождает хаотическое, несводимое к

средним траекториям, поведение, непредсказуемое по своей природе, а не потому, что оно

представляется нам таким из-за недостаточной фактической изученности или

несовершенства методик изучения.

Эти положения были восприняты большинством ученых как революционные, ибо

они идут вразрез со многими, давно устоявшимися принципами. Так, поставлено под

сомнение одно из фундаментальнейших утверждений традиционной, линейной науки о

том, что случайность, хаотичность, непредсказуемость в природе – лишь результат

неполноты нашего знания о ней. А это, в свою очередь, неизбежно порождает сомнения в

целесообразности накопления полных, всесторонних и детальных опытных данных для

прогнозирования природных объектов и процессов.

В основе вышеприведенных положений – открытие в начале 60-х гг. ХХ в.

необычного поведения природных систем, эволюция которых нелинейна. В чем состоит

эта необычность

Рассмотрим в качестве примера ситуацию, часто анализируемую при

исследованиях тектонического разрывообразования и напряженного состояния земной

коры. Пусть достаточно крупный кубический блок равномернозернистой породы,

например, мрамора или песчаника, подвергается постепенно возрастающему давлению

(система удаляется от состояния исходного равновесия) так, что некоторые две

противолежащие его стороны нагружаются сильнее, чем остальные. При достижении

системой достаточной степени неравновесности, а возникшими в блоке касательными

напряжениями – некоторого критического уровня (предела прочности), должно произойти

скалывание.

Оно, согласно положениям механики однородных сплошных сред, должно было

бы прогнозироваться по плоскости, отклоняющейся от направления наибольшего сжатия

на угол теоретически 45 градусов (в реальности – несколько меньше). Но, во-первых,

такое отклонение должно быть двояким – по обе стороны от оси наибольшего сжатия, и

теоретически они для скалывания совершенно равноблагоприятны. Во-вторых, сечений

двух подобных ориентаций в данном блоке – бесконечно много, и они теоретически также

абсолютно равнопригодны для скалывания. Строго одновременное скалывание хотя бы по

двум из них физически нереально потому, что в случаях взаимопараллельности сечений

скалывание по одному из них должно снять напряжения и сделать ненужным скалывание

по другому; в случаях же взаимопересечения скалывание по одному сечению

препятствует скалыванию по другому.

Ситуация кажется парадоксальной: скалывание физически осуществимо лишь по

некоторому единичному (в данный момент времени) сечению из множества имеющихся,

но его выбор системой при их абсолютной теоретической равноправности – невозможен.

Момент смены числа и устойчивости траекторий эволюции системы, т.е.

качественной перестройки ее поведения, называют точкой бифуркации.

Очевидно, что при бифуркационном характере эволюции и равновероятности

послебифуркационных ее ветвей (например, двух ориентаций, или точнее, с учетом

флуктуций, двух наборов близких ориентаций скалывания), имеют смысл статистические

оценки (средние траектории) каждого отдельной ветви, но не их совокупности, ибо

никакой физически реализуемой «средней ветви» развития (скалывания

«промежуточной» ориентации) – нет. Эволюция системы в целом оказывается несводимой

к средним характеристикам, хотя чисто формальному вычислению последних, конечно,

ничто не препятствует.

44