TED2004
Steven Strogatz: The science of sync
Steven Strogatz o synchronizaci
Filmed:
Readability: 3.6
755,988 views
Matematik Steven Strogatz ukazuje, jak se hejna živočichů (třeba ptáků, světlušek a ryb) dokážou synchronizovat a chovat se jako celek -- když nikdo nic neřídí. Tento silný sklon se rozpíná i do říše věcí.
Steven Strogatz - Mathematician
In his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect. Full bio
In his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:19
I was trying to think, how is sync connected to happiness,
0
1000
2000
Přemýšlel jsem nad tím, jak souvisí synchronizace se štěstím,
00:21
and it occurred to me that for some reason we take pleasure in synchronizing.
1
3000
7000
a napadlo mě, že z nějakého důvodu máme ze synchronizace potěšení.
00:28
We like to dance together, we like singing together.
2
10000
3000
Rádi spolu tančíme, rádi spolu zpíváme.
00:31
And so, if you'll put up with this, I would like to enlist your help
3
13000
5000
A tak pokud budete souhlasit, rád bych s vaší pomocí provedl
00:36
with a first experiment today. The experiment is --
4
18000
4000
dnešní první pokus. Pokus je takový, že --
00:40
and I notice, by the way, that when you applauded,
5
22000
3000
a mimochodem všiml jsem si, že když jste tleskali,
00:43
that you did it in a typical North American way,
6
25000
2000
udělali jste to typicky severoamericky,
00:45
that is, you were raucous and incoherent.
7
27000
4000
totiž byli jste hřmotní a nesoudržní.
00:49
You were not organized. It didn't even occur to you to clap in unison.
8
31000
5000
Nebyli jste organizovaní. Ani vás nenapadlo tleskat jednotně.
00:54
Do you think you could do it? I would like to see if this audience would --
9
36000
4000
Myslíte, že byste to zvládli? Rád bych věděl, jestli toto publikum --
00:58
no, you haven't practiced, as far as I know --
10
40000
2000
pokud vím, tak jste to necvičili --
01:00
can you get it together to clap in sync?
11
42000
3000
dokážete se spojit a tleskat synchronizovaně?
01:04
(Clapping)
12
46000
9000
(Tleskání)
01:14
Whoa! Now, that's what we call emergent behavior.
13
56000
2000
Uau! Tak tomu se říká nepředvídané chování.
01:16
(Laughter)
14
58000
2000
(Smích)
01:18
So I didn't expect that, but -- I mean, I expected you could synchronize.
15
60000
4000
To jsem tedy nečekal -- totiž očekával jsem, že se dovedete synchronizovat.
01:22
It didn't occur to me you'd increase your frequency.
16
64000
3000
Ale nenapadlo mě, že budete zvyšovat frekvenci.
01:25
It's interesting.
17
67000
2000
Zajímavé.
01:27
(Laughter)
18
69000
3000
(Smích)
01:30
So what do we make of that? First of all, we know that you're all brilliant.
19
72000
4000
Takže co z toho vyvodíme? Zaprvé, víme, že vy všichni jste vynikající.
01:34
This is a room full of intelligent people, highly sensitive.
20
76000
4000
Tahle místnost je plná inteligentních, vysoce vnímavých lidí.
01:38
Some trained musicians out there.
21
80000
3000
Někteří jste vycvičení hudebníci.
01:41
Is that what enabled you to synchronize?
22
83000
2000
Byli jste proto schopní se synchronizovat?
01:43
So to put the question a little more seriously,
23
85000
3000
Položme tu otázku trochu vážněji
01:46
let's ask ourselves what are the minimum requirements for what you just did,
24
88000
4000
a ptejme se, jaké jsou minimální požadavky pro tuto činnost,
01:50
for spontaneous synchronization.
25
92000
3000
pro samovolnou synchronizaci.
01:53
Do you need, for instance, to be as smart as you are?
26
95000
4000
Musíte být například tak chytří, jak jste?
01:57
Do you even need a brain at all just to synchronize?
27
99000
7000
Potřebujete vůbec k synchronizaci mozek?
02:04
Do you need to be alive? I mean, that's a spooky thought, right?
28
106000
5000
Musíte být živí? Docela strašidelná myšlenka, že?
02:09
Inanimate objects that might spontaneously synchronize themselves.
29
111000
5000
Neživé předměty, které by se mohly samovolně synchronizovat.
02:14
It's real. In fact, I'll try to explain today that sync is maybe one of,
30
116000
7000
Ale tak to je. Dnes se pokusím vysvětlit, že synchronizace možná je
02:21
if not one of the most, perhaps the most pervasive drive in all of nature.
31
123000
4000
jednou z nejpronikavějších hnacích sil v přírodě.
02:25
It extends from the subatomic scale to the farthest reaches of the cosmos.
32
127000
6000
Táhne se od subatomárního měřítka po největší vzdálenosti ve vesmíru.
02:31
It's a deep tendency toward order in nature
33
133000
4000
Je to hluboký sklon k pořádku v přírodě,
02:35
that opposes what we've all been taught about entropy.
34
137000
3000
jenž odporuje tomu, co nás učili o entropii.
02:38
I mean, I'm not saying the law of entropy is wrong -- it's not.
35
140000
3000
Neříkám, že zákon entropie je špatně -- protože není.
02:41
But there is a countervailing force in the universe --
36
143000
2000
Ale ve vesmíru je vyrovnávací síla --
02:43
the tendency towards spontaneous order. And so that's our theme.
37
145000
5000
sklon k samovolnému pořádku. A o tom budeme mluvit.
02:48
Now, to get into that, let me begin with what might have occurred to you immediately
38
150000
4000
Na úvod bych rád začal s tím, co vás možná napadlo okamžitě,
02:52
when you hear that we're talking about synchrony in nature,
39
154000
4000
když jste se dozvěděli, že budeme mluvit o synchronizaci v přírodě,
02:56
which is the glorious example of birds that flock together,
40
158000
6000
totiž o skvostném příkladu ptáků, kteří létají v hejnech,
03:02
or fish swimming in organized schools.
41
164000
4000
nebo o rybách, které plavou v organizovaných skupinách.
03:06
So these are not particularly intelligent creatures,
42
168000
4000
To nejsou nijak zvlášť inteligentní zvířata,
03:10
and yet, as we'll see, they exhibit beautiful ballets.
43
172000
3000
a přece, jak uvidíme, předvádějí obdivuhodné tance.
03:15
This is from a BBC show called "Predators,"
44
177000
2000
Toto je z pořadu BBC Dravci,
03:17
and what we're looking at here are examples of synchrony that have to do with defense.
45
179000
5000
a právě se díváme na příklady synchronizace, která souvisí s obranou.
03:23
When you're small and vulnerable, like these starlings,
46
185000
3000
Když jste malí a zranitelní jako tito špačci
03:26
or like the fish, it helps to swarm to avoid predators, to confuse predators.
47
188000
7000
nebo jako ryby, členství v hejnu pomáhá vyhnout se dravcům, zmást dravce.
03:35
Let me be quiet for a second because this is so gorgeous.
48
197000
3000
Budu chvíli zticha, protože toto je nádhera.
03:53
For a long time, biologists were puzzled by this behavior,
49
215000
3000
Biologové si tímto chováním dlouho lámali hlavu,
03:56
wondering how it could be possible.
50
218000
2000
když přemýšleli, jak je to možné.
03:59
We're so used to choreography giving rise to synchrony.
51
221000
3000
Tolik jsme zvyklí, že choreografie dává vzniknout synchronizaci.
04:03
These creatures are not choreographed.
52
225000
2000
Tyto bytosti nejsou řízené.
04:05
They're choreographing themselves.
53
227000
2000
Řídí se samy.
04:09
And only today is science starting to figure out how it works.
54
231000
3000
A až dnes začíná věda chápat, jak to funguje.
04:13
I'll show you a computer model made by Iain Couzin, a researcher at Oxford,
55
235000
6000
Ukážu vám počítačový model vytvořený Ianem Kuzanem, oxfordským výzkumníkem,
04:19
that shows how swarms work.
56
241000
2000
který ukazuje, jak hejna fungují.
04:21
There are just three simple rules.
57
243000
2000
Platí zde jenom tři jednoduchá pravidla.
04:24
First, all the individuals are only aware of their nearest neighbors.
58
246000
4000
Zaprvé, všichni jedinci jsou si vědomí jenom svých nejbližších sousedů.
04:29
Second, all the individuals have a tendency to line up.
59
251000
3000
Zadruhé, všichni jedinci mají sklon se srovnávat.
04:33
And third, they're all attracted to each other,
60
255000
3000
A zatřetí, jsou vzájemně přitahováni,
04:36
but they try to keep a small distance apart.
61
258000
2000
ale snaží se udržovat si malý odstup.
04:39
And when you build those three rules in,
62
261000
3000
A když tato pravidla zahrnete,
04:42
automatically you start to see swarms
63
264000
2000
automaticky začnete pozorovat hejna,
04:44
that look very much like fish schools or bird flocks.
64
266000
3000
která jsou velice podobná rybím nebo ptačím hejnům.
04:48
Now, fish like to stay close together, about a body length apart.
65
270000
4000
Ryby se rády drží blízko sebe, zhruba jednu délku těla od sebe.
04:52
Birds try to stay about three or four body lengths apart.
66
274000
3000
Ptáci se snaží udržovat si asi tři až čtyři délky těla od sebe.
04:55
But except for that difference, the rules are the same for both.
67
277000
3000
Ale až na tyto rozdíly jsou pravidla stejná pro oba.
05:04
Now, all this changes when a predator enters the scene.
68
286000
3000
To všecko se změní, když na scénu přichází dravec.
05:09
There's a fourth rule: when a predator's coming, get out of the way.
69
291000
5000
Je tu ještě čtvrtý zákon: když se blíží predátor, jdi mu z cesty.
05:23
Here on the model you see the predator attacking.
70
305000
3000
Tady na modelu vidíte útočit predátora.
05:28
The prey move out in random directions,
71
310000
2000
Kořist utíká do náhodných směrů,
05:30
and then the rule of attraction brings them back together again,
72
312000
3000
a pak ji pravidlo přitažlivosti opět shromáždí,
05:33
so there's this constant splitting and reforming.
73
315000
3000
takže dochází k neustálému rozdělování a spojování.
05:37
And you see that in nature.
74
319000
2000
A to pozorujeme i v přírodě.
05:47
Keep in mind that, although it looks as if each individual is acting to cooperate,
75
329000
6000
Pamatujte, že i když to vypadá, že každý jedinec se snaží spolupracovat,
05:53
what's really going on is a kind of selfish Darwinian behavior.
76
335000
4000
ve skutečnosti jde o jakési sobecké darwinistické chování.
05:57
Each is scattering away at random to try to save its scales or feathers.
77
339000
4000
Každý se náhodně rozlétá pryč, aby si zachránil vlastní šupiny či peří.
06:03
That is, out of the desire to save itself,
78
345000
3000
Takže z touhy zachránit se
06:06
each creature is following these rules,
79
348000
3000
se každé zvíře řídí těmito pravidly,
06:09
and that leads to something that's safe for all of them.
80
351000
2000
a to vede k něčemu, co je bezpečné pro všechny.
06:11
Even though it looks like they're thinking as a group, they're not.
81
353000
3000
Přestože to vypadá, že uvažují jako skupina, není tomu tak.
06:32
You might wonder what exactly is the advantage to being in a swarm,
82
374000
3000
Možná přemýšlíte, jakou přesně má členství v hejnu výhodu,
06:35
so you can think of several.
83
377000
2000
a můžete jich vymyslet několik.
06:37
As I say, if you're in a swarm, your odds of being the unlucky one
84
379000
4000
Jak říkám, když jste v hejnu, pravděpodobnost, že právě vy budete mít smůlu,
06:41
are reduced as compared to a small group.
85
383000
3000
je menší ve srovnání s malou skupinou.
06:45
There are many eyes to spot danger.
86
387000
3000
Mnoho očí může postřehnout nebezpečí.
06:48
And you'll see in the example with the starlings, with the birds,
87
390000
7000
A uvidíte na příkladu špačků, ptáků,
06:55
when this peregrine hawk is about to attack them,
88
397000
2000
že když se na ně chystá zaútočit sokol stěhovavý,
06:57
that actually waves of panic can propagate,
89
399000
3000
vlny paniky se můžou šířit,
07:00
sending messages over great distances.
90
402000
3000
a předávat tak zprávy na velké vzdálenosti.
07:03
You'll see -- let's see, it's coming up possibly at the very end -- maybe not.
91
405000
8000
Uvidíte -- možná se to objeví až na konci -- nebo taky ne.
07:12
Information can be sent over half a kilometer away
92
414000
3000
Tímto mechanismem se může informace přenést přes půl kilometru daleko
07:15
in a very short time through this mechanism.
93
417000
3000
za velice krátký čas.
07:20
Yes, it's happening here.
94
422000
2000
Ano, tady je to vidět.
07:22
See if you can see those waves propagating through the swarm.
95
424000
3000
Zkuste si všimnout těch vln, jak se šíří hejnem.
07:26
It's beautiful. The birds are, we sort of understand, we think,
96
428000
4000
Je to nádhera. A myslíme si, že z toho počítačového modelu
07:30
from that computer model, what's going on.
97
432000
2000
už víceméně chápeme, co se děje.
07:32
As I say, it's just those three simple rules,
98
434000
2000
Jak říkám, jsou to jenom tři jednoduchá pravidla,
07:34
plus the one about watch out for predators.
99
436000
2000
navíc s tím o opatrnosti před predátorem.
07:36
There doesn't seem to be anything mystical about this.
100
438000
3000
Nezdá se, že by na tom bylo něco tajemného.
07:39
We don't, however, really understand at a mathematical level.
101
441000
3000
Nicméně nechápeme to dostatečně na matematické úrovni.
07:42
I'm a mathematician. We would like to be able to understand better.
102
444000
4000
Já jsem matematik. Rádi bychom tomu porozuměli lépe.
07:46
I mean, I showed you a computer model, but a computer is not understanding.
103
448000
3000
Ukázal jsem vám počítačový model, ale počítač není chápání.
07:49
A computer is, in a way, just another experiment.
104
451000
3000
Počítač je svým způsobem jen další pokus.
07:52
We would really like to have a deeper insight into how this works
105
454000
3000
Opravdu rádi bychom hlouběji porozuměli tomu, jak to funguje,
07:55
and to understand, you know, exactly where this organization comes from.
106
457000
5000
a pochopili, odkud přesně toto uspořádání pochází.
08:00
How do the rules give rise to the patterns?
107
462000
2000
Jak tato pravidla vyvolávají ty struktury?
08:02
There is one case that we have begun to understand better,
108
464000
3000
V jednom případě to začínáme chápat lépe,
08:05
and it's the case of fireflies.
109
467000
3000
a to v případě světlušek.
08:08
If you see fireflies in North America,
110
470000
2000
Když pozorujete světlušky v Severní Americe,
08:10
like so many North American sorts of things,
111
472000
2000
jak je typické pro Severní Ameriku,
08:12
they tend to be independent operators. They ignore each other.
112
474000
4000
mají sklon jednat nezávisle. Navzájem se ignorují.
08:16
They each do their own thing, flashing on and off,
113
478000
2000
Každá si dělá to svoje, rozsvěcuje se a zhasíná,
08:18
paying no attention to their neighbors.
114
480000
2000
a nevšímá si svých sousedů.
08:20
But in Southeast Asia -- places like Thailand or Malaysia or Borneo --
115
482000
5000
Ale v jihovýchodní Asii, v místech jako Thajsko, Malajsie či Borneo,
08:25
there's a beautiful cooperative behavior that occurs among male fireflies.
116
487000
5000
se u samečků světlušek objevuje překrásné spolupracující chování.
08:30
You can see it every night along the river banks.
117
492000
3000
Lze to vidět každou noc podél říčních břehů.
08:33
The trees, mangrove trees, are filled with fireflies communicating with light.
118
495000
5000
Stromy mangrovů jsou plné světlušek, které se dorozumívají světlem.
08:38
Specifically, it's male fireflies who are all flashing in perfect time together,
119
500000
5000
Přesněji jsou to samečci světlušek. Ti blikají v dokonalém načasování,
08:43
in perfect synchrony, to reinforce a message to the females.
120
505000
4000
v dokonalé synchronii, aby posílili zprávu pro samičky.
08:47
And the message, as you can imagine, is "Come hither. Mate with me."
121
509000
4000
Jak si dovedeme představit, zpráva zní: "Pojď sem. Spař se se mnou."
08:52
(Music)
122
514000
6000
(Hudba)
08:59
In a second I'm going to show you a slow motion of a single firefly
123
521000
4000
Za chvlíli vám ukážu zpomalený záběr na jednu světlušku,
09:03
so that you can get a sense. This is a single frame.
124
525000
3000
abyste si mohli udělat představu. Toto je jeden snímek.
09:06
Then on, and then off -- a 30th of a second, there.
125
528000
5000
Rozsvítí se a zhasne -- během třicetiny vteřiny.
09:11
And then watch this whole river bank, and watch how precise the synchrony is.
126
533000
4000
Teď se podívejte na celý říční břeh a sledujte, jak je synchronizace přesná.
09:18
On, more on and then off.
127
540000
3000
Svítí, svítí a pak zhasnou.
09:27
The combined light from these beetles -- these are actually tiny beetles --
128
549000
3000
Společně je světlo těchto brouků -- jsou to ve skutečnosti malí broučci --
09:30
is so bright that fishermen out at sea can use them
129
552000
3000
tak jasné, že rybáři na moři je používají
09:33
as navigating beacons to find their way back to their home rivers. It's stunning.
130
555000
4000
jako navigační majáky na cestu zpět do svých domovských řek. Je to úžasné.
09:37
For a long time it was not believed
131
559000
2000
Dlouhou dobu se tomu nevěřilo,
09:39
when the first Western travelers, like Sir Francis Drake,
132
561000
3000
když první západní cestovatelé, jako Sir Francis Drake,
09:42
went to Thailand and came back with tales of this unbelievable spectacle.
133
564000
4000
jeli do Thajska a vrátili se s příběhy o této neuvěřitelné podívané.
09:46
No one believed them.
134
568000
2000
Nikdo jim nevěřil.
09:48
We don't see anything like this in Europe or in the West.
135
570000
3000
Nic takovéhoto v Evropě ani na Západě nevidíme.
09:51
And for a long time, even after it was documented,
136
573000
3000
A dlouhou dobu, i poté, co to bylo zaznamenáno,
09:54
it was thought to be some kind of optical illusion.
137
576000
2000
se myslelo, že je to nějaký optický klam.
09:56
Scientific papers were published saying it was twitching eyelids
138
578000
3000
Byly publikovány vědecké články, které to vysvětlovaly
09:59
that explained it, or, you know, a human being's tendency
139
581000
4000
cukáním očních víček nebo lidským sklonem
10:03
to see patterns where there are none.
140
585000
2000
vidět obrazce i tam, kde žádné nejsou.
10:05
But I hope you've convinced yourself now, with this nighttime video,
141
587000
3000
Ale věřím, že tímto nočním videem jste se sami přesvědčili,
10:08
that they really were very well synchronized.
142
590000
3000
že jsou opravdu velmi dobře synchronizované.
10:11
Okay, well, the issue then is, do we need to be alive
143
593000
3000
Nuže, otázkou tedy je, jestli musíme být naživu,
10:14
to see this kind of spontaneous order,
144
596000
2000
abychom uviděli toto samovolné uspořádání,
10:16
and I've already hinted that the answer is no.
145
598000
3000
a už jsem naznačil, že odpověď zní ne.
10:21
Well, you don't have to be a whole creature.
146
603000
2000
Nemusíte být celým živočichem.
10:23
You can even be just a single cell.
147
605000
2000
Můžete dokonce být jenom jednou buňkou.
10:25
Like, take, for instance, your pacemaker cells in your heart right now.
148
607000
3000
Vemte si například stimulátorové buňky ve svém srdci.
10:28
They're keeping you alive.
149
610000
2000
Udržují vás naživu.
10:30
Every beat of your heart depends on this crucial region, the sinoatrial node,
150
612000
5000
Každý stah vašeho srdce závisí na jedné klíčové oblasti, sinoatriálním uzlu,
10:35
which has about 10,000 independent cells that would each beep,
151
617000
4000
který má kolem 10 000 nezávislých buněk, z nichž každá pípne,
10:39
have an electrical rhythm -- a voltage up and down --
152
621000
3000
má elektrický rytmus -- vzestup a pokles napětí --
10:42
to send a signal to the ventricles to pump.
153
624000
3000
a posílá srdečním komorám zprávu, aby čerpaly.
10:45
Now, your pacemaker is not a single cell.
154
627000
3000
No a váš srdeční stimulátor není jediná buňka.
10:48
It's this democracy of 10,000 cells that all have to fire in unison
155
630000
3000
Je to demokracie 10 000 buněk, které musí jednohlasně pálit,
10:51
for the pacemaker to work correctly.
156
633000
2000
aby svalovina pracovala správně.
10:54
I don't want to give you the idea that synchrony is always a good idea.
157
636000
3000
Nerad bych, abyste si mysleli, že synchronie je vždycky dobrá.
10:57
If you have epilepsy, there is an instance of billions of brain cells, or at least millions,
158
639000
5000
Když máte epilepsii, miliardy či aspoň miliony mozkových buněk
11:02
discharging in pathological concert.
159
644000
3000
se vybíjejí v patologickém koncertu.
11:06
So this tendency towards order is not always a good thing.
160
648000
3000
Takže tento sklon k uspořádání není vždycky dobrý.
11:10
You don't have to be alive. You don't have to be even a single cell.
161
652000
3000
Nemusíte být živí. Nemusíte být ani samostatnou buňkou.
11:13
If you look, for instance, at how lasers work,
162
655000
3000
Vemte si třeba, jak funguje laser.
11:16
that would be a case of atomic synchrony.
163
658000
3000
To je příklad synchronie atomů.
11:19
In a laser, what makes laser light so different from the light above my head here
164
661000
4000
Laserové světlo se liší od světla nad našimi hlavami tím,
11:23
is that this light is incoherent --
165
665000
2000
že tohle světlo je nekoherentní --
11:25
many different colors and different frequencies,
166
667000
3000
má mnoho různých barev a různých frekvencí,
11:28
sort of like the way you clapped initially --
167
670000
3000
asi jako když jste na začátku tleskali --
11:31
but if you were a laser, it would be rhythmic applause.
168
673000
3000
ale kdybyste byli laserem, potlesk by byl rytmický.
11:34
It would be all atoms pulsating in unison,
169
676000
2000
Všechny atomy by pulzovaly jednohlasně
11:36
emitting light of one color, one frequency.
170
678000
3000
a vyzařovaly světlo jedné barvy, jedné frekvence.
11:40
Now comes the very risky part of my talk,
171
682000
3000
Teď přichází velmi choulostivá část mé přednášky,
11:43
which is to demonstrate that inanimate things can synchronize.
172
685000
4000
která by měla předvést, že neživé předměty se mohou synchronizovat.
11:47
Hold your breath for me.
173
689000
2000
Nedýchat, prosím.
11:49
What I have here are two empty water bottles.
174
691000
4000
Mám tady dvě prázdné lahve od vody.
11:56
This is not Keith Barry doing a magic trick.
175
698000
2000
Tohle není Keith Barry předvádějící kouzelnický trik.
11:58
This is a klutz just playing with some water bottles.
176
700000
5000
Tohle je nemotora, který si hraje s lahvemi od vody.
12:03
I have some metronomes here.
177
705000
2000
Mám tu pár metronomů.
12:08
Can you hear that?
178
710000
2000
Slyšíte to?
12:12
All right, so, I've got a metronome,
179
714000
2000
Takže mám metronom,
12:14
and it's the world's smallest metronome, the -- well, I shouldn't advertise.
180
716000
4000
je to nejmenší metronom na světě -- no, neměl bych dělat reklamu.
12:18
Anyway, so this is the world's smallest metronome.
181
720000
3000
Každopádně tohle je nejmenší metronom na světě.
12:21
I've set it on the fastest setting, and I'm going to now take
182
723000
3000
Nastavil jsem ho na nejvyšší rychlost a teď vezmu jiný,
12:24
another one set to the same setting.
183
726000
2000
nastavený stejně.
12:28
We can try this first. If I just put them on the table together,
184
730000
3000
Zkusme nejdřív tohle. Když je dám spolu na stůl,
12:33
there's no reason for them to synchronize, and they probably won't.
185
735000
3000
nemají důvod se synchronizovat a nejspíš to ani neudělají.
12:42
Maybe you'd better listen to them. I'll stand here.
186
744000
2000
Možná si je radši poslechněte. Stoupnu si sem.
12:49
What I'm hoping is that they might just drift apart
187
751000
2000
Doufám, že se rozejdou,
12:51
because their frequencies aren't perfectly the same.
188
753000
2000
protože jejich frekvence nejsou přesně stejné.
13:01
Right? They did.
189
763000
2000
Vidíte to? Rozešly se.
13:03
They were in sync for a while, but then they drifted apart.
190
765000
2000
Chvíli byly synchronizované, ale pak se rozešly.
13:07
And the reason is that they're not able to communicate.
191
769000
2000
A je to proto, že se spolu nejsou schopné dorozumět.
13:09
Now, you might think that's a bizarre idea.
192
771000
2000
Možná si myslíte, že je to prapodivná myšlenka.
13:11
How can metronomes communicate?
193
773000
2000
Jak by se mohly metronomy dorozumívat?
13:14
Well, they can communicate through mechanical forces.
194
776000
3000
No, můžou komunikovat pomocí mechanických sil.
13:17
So I'm going to give them a chance to do that.
195
779000
2000
Takže jim k tomu dám šanci.
13:19
I also want to wind this one up a bit. How can they communicate?
196
781000
3000
Také bych to chtěl trochu rozmotat. Jak se můžou dorozumívat?
13:22
I'm going to put them on a movable platform,
197
784000
2000
Dám je na pohyblivou plošinu,
13:24
which is the "Guide to Graduate Study at Cornell." Okay? So here it is.
198
786000
9000
což je "Průvodce magisterským studiem na Cornellu." Dobře? Tady je.
13:33
Let's see if we can get this to work.
199
795000
2000
Zkusme, jestli to bude fungovat.
13:37
My wife pointed out to me that it will work better if I put both on at the same time
200
799000
4000
Moje žena mě upozornila, že to půjde líp, když je tam dám zároveň,
13:41
because otherwise the whole thing will tip over.
201
803000
2000
protože jinak se to celé převrhne.
13:43
All right. So there we go. Let's see. OK, I'm not trying to cheat --
202
805000
7000
Dobře. Jdeme na to. Jelikož nechci podvádět --
13:50
let me start them out of sync. No, hard to even do that.
203
812000
5000
spustím je nesynchronizovaně. Ne, i to je těžké udělat.
14:08
(Applause)
204
830000
4000
(Potlesk)
14:12
All right. So before any one goes out of sync, I'll just put those right there.
205
834000
5000
Dobře. Než se rozejdou, dám je radši pryč.
14:17
(Laughter)
206
839000
1000
(Smích)
14:18
Now, that might seem a bit whimsical,
207
840000
2000
Možná to vypadá trochu výstředně,
14:20
but this pervasiveness of this tendency towards spontaneous order
208
842000
5000
ale všudypřítomnost tohoto sklonu k samovolnému pořádku
14:25
sometimes has unexpected consequences.
209
847000
4000
někdy vede k nečekaným důsledkům.
14:29
And a clear case of that,
210
851000
2000
A jasným příkladem
14:31
was something that happened in London in the year 2000.
211
853000
3000
je událost, ke které došlo v Londýně v roce 2000.
14:34
The Millennium Bridge was supposed to be the pride of London --
212
856000
3000
Most Milénia měl být pýchou Londýna --
14:37
a beautiful new footbridge erected across the Thames,
213
859000
4000
překrásná nová lávka vztyčená přes Temži,
14:41
first river crossing in over 100 years in London.
214
863000
4000
první přechod přes řeku v Londýně po více než 100 letech.
14:45
There was a big competition for the design of this bridge,
215
867000
3000
Na konstrukci tohoto mostu byla vypsána veliká soutěž
14:48
and the winning proposal was submitted by an unusual team --
216
870000
4000
a vítězný návrh byl předložený neobvyklým týmem --
14:52
in the TED spirit, actually -- of an architect --
217
874000
3000
vlastně v duchu TEDu -- architekta --
14:55
perhaps the greatest architect in the United Kingdom, Lord Norman Foster --
218
877000
4000
možná největšího architekta ve Spojeném Království, Lorda Normana Fostera --
14:59
working with an artist, a sculptor, Sir Anthony Caro,
219
881000
5000
který spolupracoval s umělcem, sochařem Sirem Anthonym Caro
15:04
and an engineering firm, Ove Arup.
220
886000
4000
a se strojařskou firmou Ove Arup.
15:08
And together they submitted a design based on Lord Foster's vision,
221
890000
5000
A společně předložili projekt založený na vizi Lorda Fostera,
15:13
which was -- he remembered as a kid reading Flash Gordon comic books,
222
895000
4000
-- pamatoval si, že jako malý četl komix Flash Gordon,
15:17
and he said that when Flash Gordon would come to an abyss,
223
899000
3000
a řekl, že když přišel Flash Gordon k propasti,
15:20
he would shoot what today would be a kind of a light saber.
224
902000
3000
vystřelil něco jako světelný meč.
15:23
He would shoot his light saber across the abyss, making a blade of light,
225
905000
4000
Vystřelil svůj světelný meč přes propast, udělal ostří ze světla
15:27
and then scamper across on this blade of light.
226
909000
2000
a pak přeběhl po tomto světelném ostří.
15:29
He said, "That's the vision I want to give to London.
227
911000
2000
Řekl: "Takový pohled chci dát Londýnu.
15:31
I want a blade of light across the Thames."
228
913000
3000
Chci světelné ostří přes Temži."
15:35
So they built the blade of light,
229
917000
2000
A tak postavili světelné ostří.
15:37
and it's a very thin ribbon of steel, the world's --
230
919000
6000
Je to velice tenký pás z ocele,
15:43
probably the flattest and thinnest suspension bridge there is,
231
925000
3000
pravděpodobně nejplošší a nejtenčí visutý most na světě,
15:46
with cables that are out on the side.
232
928000
3000
s lany, která jsou zvenku po stranách.
15:49
You're used to suspension bridges with big droopy cables on the top.
233
931000
3000
Jste zvyklí na visuté mosty s velkými svislými lany nahoře.
15:52
These cables were on the side of the bridge,
234
934000
3000
Tady byla lana po stranách mostu,
15:55
like if you took a rubber band and stretched it taut across the Thames --
235
937000
4000
jako kdybyste vzali pruh gumy a natáhli ho přes Temži,
15:59
that's what's holding up this bridge.
236
941000
2000
to drží tento most.
16:01
Now, everyone was very excited to try it out.
237
943000
2000
Všichni byli vzrušení, že to mohou zkusit.
16:03
On opening day, thousands of Londoners came out, and something happened.
238
945000
5000
V den otevření přišly tisíce Londýňanů a něco se stalo.
16:08
And within two days the bridge was closed to the public.
239
950000
4000
A během dvou dnů byl most pro veřejnost uzavřen.
16:12
So I want to first show you some interviews with people
240
954000
5000
Nejdřív bych vám rád ukázal rozhovory s lidmi,
16:17
who were on the bridge on opening day, who will describe what happened.
241
959000
3000
kteří byli na mostě v den otevření, a ti popíší, co se stalo.
16:20
Man: It really started moving sideways and slightly up and down,
242
962000
5000
Muž: Opravdu se začal pohybovat do stran a mírně nahoru a dolů,
16:25
rather like being on the boat.
243
967000
3000
jako když jste na člunu.
16:28
Woman: Yeah, it felt unstable, and it was very windy,
244
970000
3000
Žena: Připadal mi nestabilní a bylo velice větrno
16:31
and I remember it had lots of flags up and down the sides, so you could definitely --
245
973000
4000
a pamatuju si, že po stranách byla spousta vlajek,
16:35
there was something going on sideways, it felt, maybe.
246
977000
3000
měla jsem pocit, že se něco po stranách děje.
16:38
Interviewer: Not up and down? Boy: No.
247
980000
2000
Tazatel: Ne nahoru a dolů? Chlapec: Ne.
16:40
Interviewer: And not forwards and backwards? Boy: No.
248
982000
2000
Tazatel: A ne dopředu a dozadu? Chlapec: Ne.
16:42
Interviewer: Just sideways. About how much was it moving, do you think?
249
984000
3000
Tazatel: Jenom do stran. Jak moc myslíš, že se zhruba hýbal?
16:45
Boy: It was about --
250
987000
2000
Chlapec: Bylo to asi --
16:47
Interviewer: I mean, that much, or this much?
251
989000
2000
Tazatel: Tolik, nebo tolik?
16:49
Boy: About the second one.
252
991000
2000
Chlapec: Asi to druhé.
16:51
Interviewer: This much? Boy: Yeah.
253
993000
2000
Tazatel: Tolik? Chlapec: Jo.
16:53
Man: It was at least six, six to eight inches, I would have thought.
254
995000
3000
Muž: Řekl bych, že to bylo nejméně patnáct, patnáct až dvacet centimetrů.
16:56
Interviewer: Right, so, at least this much? Man: Oh, yes.
255
998000
2000
Tazatel: Dobře, takže asi tolik? Muž: Ano.
16:58
Woman: I remember wanting to get off.
256
1000000
2000
Žena: Pamatuju si, že jsem chtěla jít pryč.
17:00
Interviewer: Oh, did you? Woman: Yeah. It felt odd.
257
1002000
2000
Tazatel: Opravdu? Žena: Ano, cítila jsem se divně.
17:02
Interviewer: So it was enough to be scary? Woman: Yeah, but I thought that was just me.
258
1004000
6000
Tazatel: Takže to bylo děsivé? Žena: Ano, ale myslela jsem, že je to mnou.
17:08
Interviewer: Ah! Now, tell me why you had to do this?
259
1010000
3000
Tazatel: Á! Řekni mi, proč jsi musel tohle dělat?
17:11
Boy: We had to do this because, to keep in balance
260
1013000
2000
Chlapec: Museli jsme to dělat, abychom udrželi rovnováhu,
17:13
because if you didn't keep your balance,
261
1015000
2000
protože kdybyste nedržel rovnováhu,
17:15
then you would just fall over about, like, to the left or right, about 45 degrees.
262
1017000
6000
prostě byste upadl doleva, nebo doprava, kolem 45 stupňů.
17:21
Interviewer: So just show me how you walk normally. Right.
263
1023000
4000
Tazatel: Takže mi ukažte, jak chodíte běžně. Dobře.
17:26
And then show me what it was like when the bridge started to go. Right.
264
1028000
5000
A teď mi ukažte, jaké to bylo, když se most začal pohybovat. Dobře.
17:31
So you had to deliberately push your feet out sideways and --
265
1033000
4000
Takže jste musel záměrně vysunovat nohy do stran a --
17:35
oh, and short steps?
266
1037000
2000
a krátké kroky?
17:37
Man: That's right. And it seemed obvious to me
267
1039000
3000
Muž: Správně. A připadalo mi zřejmé,
17:40
that it was probably the number of people on it.
268
1042000
3000
že to je kvůli počtu lidí na něm.
17:44
Interviewer: Were they deliberately walking in step, or anything like that?
269
1046000
4000
Tazatel: Šli záměrně stejným krokem nebo něco takového?
17:48
Man: No, they just had to conform to the movement of the bridge.
270
1050000
4000
Muž: Ne, prostě se museli přizpůsobit pohybu mostu.
17:52
Steven Strogatz: All right, so that already gives you a hint of what happened.
271
1054000
3000
Steven Strogatz: Dobře, takže z toho si můžete udělat představu, co se stalo.
17:55
Think of the bridge as being like this platform.
272
1057000
4000
Představte si, že je ten most jako plošina.
17:59
Think of the people as being like metronomes.
273
1061000
3000
Představte si, že lidé jsou jako metronomy.
18:02
Now, you might not be used to thinking of yourself as a metronome,
274
1064000
3000
Možná nejste zvyklí o sobě uvažovat jako o metronomu,
18:05
but after all, we do walk like -- I mean, we oscillate back and forth as we walk.
275
1067000
4000
ale konec konců chodíme jako -- chci říct kýváme se sem a tam, když jdeme.
18:09
And especially if we start to walk like those people did, right?
276
1071000
3000
A obzvlášť když začneme chodit jako ti lidé, že?
18:12
They all showed this strange sort of skating gait
277
1074000
4000
Všichni předvedli tenhle divný bruslařský krok,
18:16
that they adopted once the bridge started to move.
278
1078000
3000
který zaujali, jakmile se most začal hýbat.
18:19
And so let me show you now the footage of the bridge.
279
1081000
3000
A teď bych vám rád ukázal nahrávku mostu.
18:22
But also, after you see the bridge on opening day, you'll see an interesting clip
280
1084000
4000
Ale také, až se podíváte na most v den otevření, uvidíte zajímavou nahrávku
18:26
of work done by a bridge engineer at Cambridge named Allan McRobie,
281
1088000
5000
o práci, kterou udělal mostní inženýr na Cambridgi jménem Allan McRobie,
18:31
who figured out what happened on the bridge,
282
1093000
2000
který pochopil, co se dělo na mostě,
18:33
and who built a bridge simulator to explain exactly what the problem was.
283
1095000
4000
a postavil mostní simulátor, aby objasnil, kde přesně je problém.
18:37
It was a kind of unintended positive feedback loop
284
1099000
4000
Šlo o jakýsi neúmyslný cyklus pozitivní zpětné vazby
18:41
between the way the people walked and the way the bridge began to move,
285
1103000
3000
mezi tím jak lidé chodili a tím jak se most začal pohybovat,
18:44
that engineers knew nothing about.
286
1106000
2000
o němž konstruktéři nic nevěděli.
18:46
Actually, I think the first person you'll see
287
1108000
2000
Myslím, že první osoba, kterou uvidíte,
18:48
is the young engineer who was put in charge of this project. Okay.
288
1110000
4000
je mladý inženýr, který byl zodpovědný za tento projekt.
18:53
(Video) Interviewer: Did anyone get hurt? Engineer: No.
289
1115000
2000
(Video): Tazatel: Byl někdo zraněn? Inženýr: Ne.
18:55
Interviewer: Right. So it was quite small -- Engineer: Yes. Interviewer: -- but real?
290
1117000
3000
Tazatel: Dobře. Takže to bylo docela malé -- Inženýr: Ano. Tazatel: -- ale skutečné?
18:58
Engineer: Absolutely. Interviewer: You thought, "Oh, bother."
291
1120000
3000
Inženýr: Přesně tak. Tazatel: Napadlo vás: "A do háje."
19:01
Engineer: I felt I was disappointed about it.
292
1123000
3000
Inženýr: Cítil jsem se z toho zklamaný.
19:04
We'd spent a lot of time designing this bridge, and we'd analyzed it,
293
1126000
4000
Strávili jsme navrhováním toho mostu spoustu času a zkoumali jsme ho,
19:08
we'd checked it to codes -- to heavier loads than the codes --
294
1130000
3000
prověřili jsme ho podle předpisů -- pro větší zátěže než podle předpisů --
19:11
and here it was doing something that we didn't know about.
295
1133000
3000
a teď dělal něco, čemu jsme nerozuměli.
19:14
Interviewer: You didn't expect. Engineer: Exactly.
296
1136000
2000
Tazatel: Nečekali jste to. Inženýr: Přesně tak.
19:16
Narrator: The most dramatic and shocking footage
297
1138000
3000
Vypravěč: nejvíce dramatický a šokující záznam
19:19
shows whole sections of the crowd -- hundreds of people --
298
1141000
3000
ukazuje celé části davu -- stovky lidí --
19:22
apparently rocking from side to side in unison,
299
1144000
2000
jak se zjevně jednotně kymácejí ze strany na stranu,
19:24
not only with each other, but with the bridge.
300
1146000
3000
nejenom spolu navzájem, ale s mostem.
19:27
This synchronized movement seemed to be driving the bridge.
301
1149000
4000
Vypadalo to, že tento synchronizovaný pohyb pohání most.
19:31
But how could the crowd become synchronized?
302
1153000
3000
Ale jak by se mohl dav začít synchronizovat?
19:34
Was there something special about the Millennium Bridge that caused this effect?
303
1156000
4000
Bylo na Mostě Milénia něco zvláštního, co tento jev způsobilo?
19:38
This was to be the focus of the investigation.
304
1160000
4000
Na to se mělo soustředit vyšetřování.
19:42
Interviewer: Well, at last the simulated bridge is finished, and I can make it wobble.
305
1164000
6000
Tazatel: Konečně je dokončená napodobenina mostu, a dokážu ji rozhoupat.
19:49
Now, Allan, this is all your fault, isn't it? Allan McRobie: Yes.
306
1171000
4000
Takže tohle je, Allane, vaše práce, že? Allan McRobie: Ano.
19:53
Interviewer: You designed this, yes, this simulated bridge,
307
1175000
2000
Tazatel: Navrhl jste tuhle napodobeninu mostu
19:55
and this, you reckon, mimics the action of the real bridge?
308
1177000
3000
a myslíte si, že napodobuje činnost skutečného mostu?
19:58
AM: It captures a lot of the physics, yes.
309
1180000
2000
AM: Zachycuje hodně fyziky, ano.
20:00
Interviewer: Right. So if we get on it, we should be able to wobble it, yes?
310
1182000
3000
Tazatel: Dobře. Takže když na ni nastoupíme, měli bychom ji být schopní rozhoupat, ano?
20:06
Allan McRobie is a bridge engineer from Cambridge who wrote to me,
311
1188000
3000
Allan McRobbie je mostní inženýr z Cambridge, který mi napsal,
20:09
suggesting that a bridge simulator ought to wobble
312
1191000
3000
a tvrdil, že mostní simulátor by se měl houpat
20:12
in the same way as the real bridge --
313
1194000
2000
stejným způsobem jako skutečný most --
20:14
provided we hung it on pendulums of exactly the right length.
314
1196000
2000
za předpokladu, že ho zavěsíme na kyvadla správné délky.
20:16
AM: This one's only a couple of tons, so it's fairly easy to get going.
315
1198000
3000
AM: Tento má jenom několik tun, takže je docela jednoduché ho rozjet.
20:19
Just by walking. Interviewer: Well, it's certainly going now.
316
1201000
3000
Pouhou chůzí. Tazatel: Tedy teď se rozhodně hýbe.
20:22
AM: It doesn't have to be a real dangle. Just walk. It starts to go.
317
1204000
3000
AM: Nemusíte se schválně klátit. Stačí chůze. Začne se hýbat.
20:25
Interviewer: It's actually quite difficult to walk.
318
1207000
3000
Tazatel: Chůze je docela obtížná.
20:28
You have to be careful where you put your feet down, don't you,
319
1210000
3000
Musíte dávat pozor, kam pokládáte nohy,
20:31
because if you get it wrong, it just throws you off your feet.
320
1213000
3000
protože pokud je dáte špatně, shodí vás to.
20:34
AM: It certainly affects the way you walk, yes. You can't walk normally on it.
321
1216000
4000
AM: Rozhodně to ovlivňuje způsob, jakým chodíte. Nemůžete po něm normálně chodit.
20:39
Interviewer: No. If you try and put one foot in front of another,
322
1221000
2000
Tazatel: Ne. Pokud zkusíte dávat nohy za sebe,
20:41
it's moving your feet away from under you. AM: Yes.
323
1223000
3000
hýbou se zpod těla pryč. AM: Ano.
20:44
Interviewer: So you've got to put your feet out sideways.
324
1226000
2000
Tazatel: Takže musíte pokládat nohy do stran.
20:47
So already, the simulator is making me walk in exactly the same way
325
1229000
3000
Takže už teď mě simulátor nutí chodit přesně tak,
20:50
as our witnesses walked on the real bridge.
326
1232000
2000
jak naši svědkové kráčeli po skutečném mostě.
20:52
AM: ... ice-skating gait. There isn't all this sort of snake way of walking.
327
1234000
3000
AM: ... bruslařský krok. Tento hadovitý způsob chůze není obvyklý.
20:55
Interviewer: For a more convincing experiment,
328
1237000
2000
Tazatel: Pro přesvědčivější pokus
20:57
I wanted my own opening-day crowd, the sound check team.
329
1239000
3000
jsem chtěl svůj vlastní dav jako při otevření, zvukařský tým.
21:00
Their instructions: just walk normally.
330
1242000
3000
Dostali pokyn: normálně choďte.
21:12
It's really intriguing because none of these people is trying to drive it.
331
1254000
4000
Je to vážně záhadné, protože žádný z těchto lidí se nesnaží ho pohánět.
21:16
They're all having some difficulty walking.
332
1258000
2000
Všem se obtížně kráčí.
21:19
And the only way you can walk comfortably is by getting in step.
333
1261000
3000
A pohodlně lze jít jenom tak, že srovnáte krok.
21:22
But then, of course, everyone is driving the bridge.
334
1264000
3000
Ale pak samozřejmě každý ten most pohání.
21:27
You can't help it. You're actually forced by the movement of the bridge to get into step,
335
1269000
5000
Nejde tomu zabránít. Pohyb mostu vás vlastně nutí srovnat krok,
21:32
and therefore to drive it to move further.
336
1274000
2000
a tak ho dál pohánět.
21:38
SS: All right, well, with that from the Ministry of Silly Walks,
337
1280000
4000
SS: Dobře, a s touto ukázkou z Ministerstva švihlé chůze
21:42
maybe I'd better end. I see I've gone over.
338
1284000
3000
raději skončím. Vidím, že jsem přetáhl.
21:45
But I hope that you'll go outside and see the world in a new way,
339
1287000
3000
Ale doufám, že vyjdete a uvidíte svět v novém světle,
21:48
to see all the amazing synchrony around us. Thank you.
340
1290000
3000
že spatříte všechnu tu úžasnou synchronii kolem nás. Děkuji vám.
21:51
(Applause)
341
1293000
2000
(Potlesk)
ABOUT THE SPEAKER
Steven Strogatz - MathematicianIn his work in applied mathematics, Steven Strogatz studies the way math and biology intersect.
Why you should listen
Steven Strogatz studies some of the most interesting problems in applied mathematics -- such as the intersection of math and biology, looking for patterns in the human sleep-wake cycle or in swarms of blinking fireflies.
He's been looking at nonlinear dynamics and chaos applied to physics, engineering and biology, and branching out into new areas, such as explorating of the small-world phenomenon in social networks (popularly known as "six degrees of separation"), and its generalization to other complex networks in nature and technology.
Strogatz' work has been in the news as British engineers released the definitive paper on the Millenium Bridge wobble, and its roots in how people walk on an unpredictable surface.
In 2012, he re-examined the "birthday problem" >>
Steven Strogatz | Speaker | TED.com