В классической физике рассматриваются закрытые системы, которые можно считать изолированными от внешних воздействий. В них конечное состояние полностью зависит от начальных условий. Термостат представляет собой такую систему. Когда температура задана, дальнейшее его поведение легко предсказать. Общественные и живые системы — открытые, они поддерживают свое существование путем обмена с окружающей средой, т.е. что-то берут в ней, а что-то отдают. Мы поглощаем кислород и продукты питания, а углекислый газ и продукты жизнедеятельности выделяем в окружающую среду. Мы постоянно изменяемся, чтобы остаться самими собой. В отличие от закрытых систем, которые подвержены износу и поломкам, мы способны к самовосстановлению. За год человек внешне очень мало изменится, но 90% атомов в его теле будут новыми.
Открытые системы крайне чувствительны к начальным условиям. В один день мы отнесемся к утренней пробке на дороге спокойно, а на следующее утро точно такая же ситуация может привести нас в бешенство. Реакция будет зависеть от нашего утреннего настроения. Вот почему живые системы столь непредсказуемы. Небольшое различие в начальных условиях может дать совершенно разную реакцию на одинаковый набор влияющих факторов. Это наблюдение лежит в основе науки о хаосе, которая изучает поведение сложных систем.
Две стороны хаоса
Представление о хаосе и чувствительности сложных систем к начальным условиям дает так называемый «эффект бабочки» — выражение, использованное метеорологом Эдвардом Лоренцем на лекции, прочитанной им в Массачусетском технологическом институте. Лекция называлась так: «Может ли трепетание крыльев бабочки в Бразилии стать причиной торнадо в Техасе?» Материалом для нее послужило проведенное в 1961 г. компьютерное моделирование изменений погоды. В ходе него метеорологу понадобилось продолжить уже сделанные расчеты и вместо того, чтобы начинать все сначала, он ввел в качестве исходных параметров промежуточные значения факторов из прежней распечатки. Когда он вернулся, чтобы посмотреть на результаты, они оказались совершенно другими, чем в более ранней распечатке. Причиной стало то, что Лоренц, вводя исходные параметры, слегка их округлил. Полагая, что это не может отразиться на результатах, он впечатал не шесть пиков после запятой, а только три. Оказалось, что в таких сложных системах, как погода, незначительная разница исходных условий со временем может дать принципиально иные результаты моделирования. Краткосрочные прогнозы погоды обычно достаточно точны. Долгосрочные — значительно более рискованны.