Во время Первой мировой войны многие метеорологи чуть было не отказались от идеи точного и научного прогнозирования погоды. В этой области было не меньше проблем, чем в современной экономике, и неудачи метеорологов часто оказывались желанной мишенью для суровой критики. Роберт Фридмен в написанной им биографии норвежского пионера метеорологии Вильгельма Бьеркнеса описывал состояние дел с прогнозированием погоды в начале 1900-х годов, используя очень знакомые нам сегодня эпитеты:

Собственно говоря, это не должно вызывать удивление, поскольку метеорологи того времени, по сути, больше надеялись на чудо.

Например, Британская метеорологическая служба занималась составлением громоздкого и постоянно разрастающегося каталога погодных карт, содержащих записи о таких параметрах, как атмосферное давление, сила и направление ветра, влажность и др., ежедневно собирая для этого данные, предоставляемые разбросанными по всей стране метеорологическими станциями. По сути, это была история погоды, и метеорологи использовали ее в качестве предметного руководства для понимания того, что должно произойти дальше. Идея была проста. Взяв за основу текущие метеорологические параметры, ученые лезли в погодный каталог и искали там аналогию. Обнаружив, что погодные условия, скажем, 1 мая 1903 года были близки сегодняшним, они переворачивали страницу, чтобы увидеть, что происходило с погодой день или два спустя, соответственно 2 и 3 мая 1903 года. Если 2 мая был тихий и преимущественно солнечный день, а 3 мая наблюдалось усиление ветра и ливневые дожди, то прогноз метеорологов гласил, что вслед за солнечным днем нужно ожидать прихода ливней и ветров. Таким образом, метеорологи просто делали ставку на то, что история погоды будет повторяться.

Данный метод работал не слишком хорошо, и Льюис Ричардсон – тот самый человек, который спрашивал, имеет ли ветер скорость, – полагал, что он знает, почему это так. В 1916 году Ричардсон занял должность руководителя британской метеостанции в Эскдэйлмьюре, Шотландия, и ему было поручено заняться совершенствованием методов прогнозирования. Его первое наблюдение состояло в том, что метеорологи не следуют примеру других областей науки, в которых в той или иной форме практикуются предсказания. Астрономы, отмечал он, в состоянии предсказать движения планет и звезд с поразительной точностью, даже на многие годы вперед, и при этом они не исходят из предположения, что небесная история в точности повторяется. Совсем наоборот. Как он указывал: «Можно с уверенностью сказать, что конкретное расположение звезд, планет и спутников никогда не встречается дважды. Почему же в таком случае мы ожидаем, что нынешняя погода должна в точности повторять ту, что была описана в погодных картах за прошлые периоды?»

Успех астрономов базировался на понимании законов движения астрономических тел, которые были впервые описаны Исааком Ньютоном, а позднее разрабатывались Леонардом Эйлером, Джозефом Лагранжем и другими учеными. Астрономы брали в качестве исходных данных текущее положение, скажем, Юпитера и Марса, а затем применяли математику для расчета движения планет под действием силы тяжести, чтобы проследить будущую траекторию каждой планеты и предсказать, где они окажутся через месяц, год или сто лет. Это было возможно даже в том случае, если исходное взаиморасположение планет никогда ранее не наблюдалось.

Любое прогнозирование, по мнению Ричардсона, всегда требует реального понимания основных закономерностей происходящих в системе изменений, в то время как метеорологи пытались обходиться без такого понимания. Предсказывать погоду «сложно, потому что сама атмосфера является сложной»; не может быть никаких упрощений, никаких чудес. Последующие усилия Ричардсона по продвижению своей точки зрения были одновременно утомительными, рискованными и разочаровывающими, по крайней мере первоначально. Вскоре он покинул Эскдэйлмьюр, отправившись на Первую мировую войну и оказавшись в итоге в составе французских войск в Северной Франции. Здесь, в свободные минуты между ужасающими боевыми схватками и спасением раненых под огнем противника, он производил свои знаменательные расчеты, естественно вручную, сидя, как он позже описал, «на охапке сена в холодном промозглом блиндаже». Цель его расчетов состояла в том, чтобы, опираясь на физические законы, предсказать погоду для локальной европейской зоны на восемь часов вперед. В апреле 1917 года в хаосе битвы под Шампанью его расчеты и рукопись книги, над которой он работал, оказались утеряны. Однако несколько месяцев спустя Ричардсон нашел их под грудой головешек и возобновил свою работу.

Закончив наконец свои исследования, Ричардсон применил полученные формулы для расчета изменения атмосферного давления в один из дней 1910 года на территории Германии. Результаты оказались плачевными. Все его усилия, как ему казалось в тот момент, оказались напрасными. Но позже выяснилось, что труды Ричардсона не пошли прахом. Сделанный им прогноз в тот день оказался неточным лишь из-за небольшой ошибки в расчете. Его основная идея была абсолютно правильной, и в настоящее время вооруженные компьютерами центры прогнозирования погоды по всему миру используют современные версии впечатляющего интеллектуального достижения Ричардсона.

Например, в Рединге, Англия, в Европейском центре среднесрочных прогнозов погоды работают два суперкомпьютера, которые имитируют виртуальную атмосферу. Данная модель позволяет прогнозировать параметры ветров, температуру и влажность в более чем 20 млн точек земной поверхности до высоты примерно в 60 км. В Соединенных Штатах аналогичная работа проводится в национальных центрах по прогнозированию окружающей среды. На основе такого моделирования составляются ежедневные и еженедельные прогнозы погоды, которые мы слышим в вечерних новостях, а также и более специфичные прогнозы, предназначенные фермерам, компаниям, занимающимся авиационными и морскими перевозками, военным и другим потребителям, чей бизнес серьезно зависит от погодных условий. Когда нефтяные компании составляют графики передвижения танкеров, которые будут находиться в море в течение нескольких недель, они экономят десятки тысяч долларов, уклоняясь от сильных ветров и штормов, благодаря тому, что сегодня у них есть возможность заглянуть в будущее.

Данный пример научного успеха позволяет извлечь сразу два урока. Во-первых, технологии значительно увеличивают мощь человеческого разума. Философ Дэниел Деннет однажды назвал компьютер «самым важным эпистемологическим достижением в научном методе со времен создания точных хронометрических приборов», и, вероятно, он был прав. С момента изобретения в 1940-х годах компьютер позволил ученым моделировать работу практически чего угодно, от состоящих из множества деталей реактивных самолетов до дорожно-транспортных потоков и даже сложных нейронных «вспышек» в человеческом мозге. С помощью компьютеров мы создали то, что историк Джордж Дайсон называет «новой Вселенной», которая существует параллельно с нашей и в которую мы стали переносить используемые нами системы, чтобы понять, как они работают в нашем собственном мире. Во-вторых, успех в прогнозировании погоды доказывает, что Ричардсон был прав, когда говорил, что успешное предсказание будущего вытекает непосредственно из реального понимания причинных факторов, оказывающих влияние на существующее положение вещей.

Когда во взаимодействие вступают различные влиятельные силы, для получения прогноза необходимо найти какой-то способ, позволяющий следовать этому взаимодействию и контролировать его результаты. А для этого часто требуется использовать обходные пути. Полученные прогнозы почти никогда не бывают сверхточными или гарантированными. Но этого и следовало ожидать. Мало что в нашем мире можно знать заранее.