Домашняя кошка – самое непримиримое существо из всех когда-либо ходивших по нашей планете. Она никогда не делает то, что ей велят. Американское выражение «как котов пасти» с отсылкой на кошачье упрямство показывает всю сложность попыток держать под контролем некоторое количество недисциплинированных объектов – например, удерживать на месте группу младших школьников в тот момент, когда они увидели лоток с мороженым. Подобные трудности могут возникать и при попытках удерживать контроль даже над некоторыми, казалось бы, простыми вещами.

Во время обучения в школе вы в какой-то момент, вероятно, узнали о существовании четырех форм состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и такое менее известное состояние, как плазма. Плазма представляет собой газ, скажем, простой газообразный водород, нагретый до температуры, при которой происходит разрыв атомных связей. При достаточно высокой температуре энергии связи электрона и ядра атома недостаточно, чтобы выдержать мощные столкновения с другими атомами. В результате получается горячий газ, насыщенный электронами и протонами, в котором заряженные частицы могут взаимодействовать друг с другом не только при столкновениях, но и на значительном расстоянии.

Именно это кардинально отличает плазму от обычных газов, независимо от того, идет ли речь о плазме, находящейся на Солнце, в верхних слоях атмосферы Земли или в ядерном реакторе. Основные свойства плазмы в равновесном состоянии – скажем, удерживаемой в стеклянной трубке при фиксированной температуре – стали известны довольно давно. Но попробуйте хотя бы немного вывести плазму из состояния равновесия, и все станет гораздо более сложным.

Хорошим примером в данном случае может быть использование энергии ядерного синтеза. Технология выглядит довольно просто: газообразный водород нагревается до чрезвычайно высоких температур, за счет чего создаются условия, при которых ядра водорода, сталкиваясь между собой, образуют более тяжелые ядра. При их образовании выделяется энергия. Описанная реакция может быть самоподдерживающейся. Для ядерного синтеза не требуется ничего, кроме высокой температуры (которая увеличивает силу столкновений) и высокого давления (которое способствует увеличению количества столкновений). Вы помещаете некоторое количество водорода в контейнер, нагреваете его, сжимаете и получаете в итоге дешевый и практически неисчерпаемый источник энергии.

Есть лишь одна, но очень большая, проблема – поведение плазмы во время описанного процесса. Это напоминает выпас кошек, а может быть, даже что-то похуже.

В Ливерморской национальной лаборатории, штат Калифорния, физики и инженеры на протяжении приблизительно полувека пытались осуществить управляемую термоядерную реакцию, использовав инерционное удержание плазмы. Идея состоит в том, чтобы уничтожить небольшую сферическую оболочку, наполненную водородом. Под действием излучения материал оболочки испаряется, и возникают реактивные силы, способные сжать содержащийся в оболочке водород. При достаточно сильном сжатии можно получить температуру, превышающую температуру Солнца, и термоядерную реакцию.По сути, таким образом вы создаете в лабораторных условиях миниатюрную искусственную звезду. Однако образующийся при взрыве оболочки плазменный шар не сохраняет свою правильную форму в течение достаточно долгого времени.

Природная физическая нестабильность приводит к появлению на поверхности плазменного шара ряби, которая имеет тенденцию к разрастанию.Когда ряби становится больше, возникает вторичная нестабильность других видов, и первоначально правильная симметричная форма плазменного шара оказывается безнадежно утеряна. В результате отдельные части плазмы смешиваются; более холодное вещество с наружной стороны проникает внутрь, что портит весь процесс. Температура становится недостаточно высокой. На рис. 6 показано, как вызванная естественной неустойчивостью волна разрастается и вскоре создает целый каскад новых неустойчивых волн, что в конце концов делает общую картину невероятно сложной.

Рис. 6. Рябь, перерастающая в струи из-за неустойчивости Рэлея – Тейлора, приводит к каскадному образованию дальнейшего хаоса. Как видно из рисунка, полученного методом компьютерного моделирования, наличие положительных обратных связей приводит к тому, что первоначальная простота исчезает и возникает бурное море сложных переплетений (рисунок предоставлен Шенгтаем Ли, Национальная лаборатория в Лос-Аламосе)

Представьте себе, насколько трудно предсказать или контролировать местоположение любой из образующихся при этом волн и частиц. Помните: весь этот беспорядок вызывается всего одним фактором – сжатием газа, насыщенного заряженными частицами. Данное состояние, как и следовало ожидать, будет неустойчивым. Поэтому, равно как из-за других неустойчивых процессов, практически ничего в физике плазмы не просто. Отправьте пучок заряженных частиц в путешествие по замкнутому кольцу ускорителя, и вы увидите, что луч может перейти из однородного состояния к нестабильному, причем этот переход может осуществляться ста разными способами. Массивный труд под названием «Handbook on Plasma Instabilities» («Справочник по нестабильностям плазмы») в трех томах, каждый размером с телефонную книгу, описывает все известные способы, учитывающие положительные обратные связи, благодаря которым плазма проявляет при различных условиях удивительные и неожиданные свойства. Каждое приведенное описание фиксирует некую возникавшую в прошлом ситуацию, когда физики или инженеры экспериментировали с плазмой, каждый раз обнаруживая что-то новое. Каждое приведенное там название содержит в себе информацию о том, что в итоге произошло с плазмой, почему это произошло или кто первым объяснил произошедшее. Вы можете найти там описание «хвостовой» нестабильности, нестабильности Черенкова, нестабильности Вейбеля, «филаментационной», «шланговой», колеблющейся пучковой и многих других нестабильностей. Я мог бы перечислить здесь сотни наименований.

Все это, на мой взгляд, должно преподать нам урок, который следует применить в сфере экономики и финансов. Доказательство безошибочности существующих теорем, вероятно, не способствует достижению значительного прогресса, но это именно то, чем занимались экономисты на протяжении столетия или около того.

Я полагаю, что плазма будет казаться слишком простой при сравнении ее с бесконечно сложной какой-либо реальной финансовой системой или с экономикой, в которую вовлечены миллионы людей, действующих под влиянием собственных мыслей и эмоций и находящихся в постоянном и непредсказуемом взаимодействии с другими людьми. Мы знаем очень многое о законах физики, которым подчинены атомы и молекулы, но законы, определяющие человеческое поведение, сформулированы пока лишь в самой грубой форме. Сжатие водородной плазмы – это ничто по сравнению с воздействием миллионов людей друг на друга. По крайней мере, электроны или протоны не могут вдруг решить изменить направление своего движения по собственной воле. Вот почему экономика и рынки являются одними из самых сложных систем во Вселенной.