TED2004
Steven Strogatz: The science of sync
Стивен Строгатц о синхронности
Filmed:
Readability: 3.6
755,988 views
Математик Стивен Строгатц показывает, как стаи живых существ (птиц, светлячков и рыб) могут синхронизироваться и действовать как единое целое -- несмотря на то, что никто ими не командует. Эта тенденция также распространяется и на сферу неодушевленных предметов.
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
Я размышлял над тем, как синхронность может быть связана с состоянием счастья,
00:21
and it occurred to me that for some reason we take pleasure in synchronizing.
1
3000
7000
и заметил, что по какой-то причине мы получаем удовольствие от синхронизации.
00:28
We like to dance together, we like singing together.
2
10000
3000
Нам нравится танцевать вместе, нам нравится петь вместе.
00:31
And so, if you'll put up with this, I would like to enlist your help
3
13000
5000
И, если вы готовы, я бы попросил вашей поддержки
00:36
with a first experiment today. The experiment is --
4
18000
4000
в первом сегодняшнем эксперименте. Эксперимент этот --
00:40
and I notice, by the way, that when you applauded,
5
22000
3000
и, между прочим, я заметил, что, когда вы аплодировали,
00:43
that you did it in a typical North American way,
6
25000
2000
вы делали это в типично северо-американской манере,
00:45
that is, you were raucous and incoherent.
7
27000
4000
то есть бессвязно и беспорядочно.
00:49
You were not organized. It didn't even occur to you to clap in unison.
8
31000
5000
Вы были неорганизованы. Вам даже не пришло в голову хлопать в унисон.
00:54
Do you think you could do it? I would like to see if this audience would --
9
36000
4000
Вы думаете, вы сможете это сделать? Мне бы хотелось увидеть, как эта аудитория --
00:58
no, you haven't practiced, as far as I know --
10
40000
2000
нет, насколько я знаю, вы не тренировались --
01:00
can you get it together to clap in sync?
11
42000
3000
сможете вы хлопать синхронно?
01:04
(Clapping)
12
46000
9000
(Аплодисменты)
01:14
Whoa! Now, that's what we call emergent behavior.
13
56000
2000
Ух ты! Это то, что мы называем самоорганизующимся поведением.
01:16
(Laughter)
14
58000
2000
(Смех)
01:18
So I didn't expect that, but -- I mean, I expected you could synchronize.
15
60000
4000
Да, я не ожидал этого -- я имею в виду, я ожидал, что вы можете синхронизоваться.
01:22
It didn't occur to me you'd increase your frequency.
16
64000
3000
Но я не думал, что вы увеличите частоту.
01:25
It's interesting.
17
67000
2000
Вот это интересно.
01:27
(Laughter)
18
69000
3000
(Смех)
01:30
So what do we make of that? First of all, we know that you're all brilliant.
19
72000
4000
Что мы из этого имеем? Прежде всего, мы знаем, что все вы просто восхитительны.
01:34
This is a room full of intelligent people, highly sensitive.
20
76000
4000
Этот зал полон интеллектуальных, тонко чувствующих людей.
01:38
Some trained musicians out there.
21
80000
3000
Даже есть несколько хороших музыкантов.
01:41
Is that what enabled you to synchronize?
22
83000
2000
Но разве это то, что позволило вам синхронизироваться?
01:43
So to put the question a little more seriously,
23
85000
3000
Давайте поставим вопрос немного серьезнее.
01:46
let's ask ourselves what are the minimum requirements for what you just did,
24
88000
4000
Спросим себя, каковы минимальные требования для того, что вы только что сделали --
01:50
for spontaneous synchronization.
25
92000
3000
для спонтанной синхронизации.
01:53
Do you need, for instance, to be as smart as you are?
26
95000
4000
Например, нужен ли для этого такой уровень интеллекта, как у вас?
01:57
Do you even need a brain at all just to synchronize?
27
99000
7000
И вообще, требуется ли мозг для того, чтобы синхронизироваться?
02:04
Do you need to be alive? I mean, that's a spooky thought, right?
28
106000
5000
Нужно ли для этого быть живыми существами? Жуткая мысль, правда?
02:09
Inanimate objects that might spontaneously synchronize themselves.
29
111000
5000
Вещи, которые синхронизируются друг с другом сами собой.
02:14
It's real. In fact, I'll try to explain today that sync is maybe one of,
30
116000
7000
Все это реально. Фактически, сегодня я постараюсь показать, что синхронность -- это, возможно, одна из
02:21
if not one of the most, perhaps the most pervasive drive in all of nature.
31
123000
4000
самых глубинных движущих сил природы.
02:25
It extends from the subatomic scale to the farthest reaches of the cosmos.
32
127000
6000
Она простирается от внутриатомных масштабов до дальних уголков космоса.
02:31
It's a deep tendency toward order in nature
33
133000
4000
Это глубинное стремление к порядку в природе,
02:35
that opposes what we've all been taught about entropy.
34
137000
3000
которое противоречит всему, чему нас учили об энтропии.
02:38
I mean, I'm not saying the law of entropy is wrong -- it's not.
35
140000
3000
Конечно, я не говорю, что закон об энтропии неверный -- он правильный.
02:41
But there is a countervailing force in the universe --
36
143000
2000
Но существует уравновешивающая сила во вселенной --
02:43
the tendency towards spontaneous order. And so that's our theme.
37
145000
5000
стремление к спонтанному порядку. И это сегодня наша тема.
02:48
Now, to get into that, let me begin with what might have occurred to you immediately
38
150000
4000
Теперь, чтобы разобраться в этом, позвольте мне начать с того, что, должно быть, пришло вам в голову,
02:52
when you hear that we're talking about synchrony in nature,
39
154000
4000
когда вы услышали, что разговор пойдет о синхронности в природе --
02:56
which is the glorious example of birds that flock together,
40
158000
6000
восхитительный пример птиц, которые собираются в стаи,
03:02
or fish swimming in organized schools.
41
164000
4000
или рыб, которые плавают косяками.
03:06
So these are not particularly intelligent creatures,
42
168000
4000
Все они отнюдь не являются интеллектуальными созданиями,
03:10
and yet, as we'll see, they exhibit beautiful ballets.
43
172000
3000
и тем не менее, они демонстрируют этот восхитительный танец.
03:15
This is from a BBC show called "Predators,"
44
177000
2000
Это кадры из фильма Би-Би-Си под названием «Хищники»,
03:17
and what we're looking at here are examples of synchrony that have to do with defense.
45
179000
5000
и то, что мы видим здесь -- примеры синхронности, используемой для защиты.
03:23
When you're small and vulnerable, like these starlings,
46
185000
3000
Когда ты мал и беззащитен, как эти скворцы,
03:26
or like the fish, it helps to swarm to avoid predators, to confuse predators.
47
188000
7000
или как эти рыбы, жизнь внутри стаи помогает избегать хищников, сбивать их с толку.
03:35
Let me be quiet for a second because this is so gorgeous.
48
197000
3000
Позвольте мне помолчать немного, ведь это настолько прекрасно.
03:53
For a long time, biologists were puzzled by this behavior,
49
215000
3000
В течение долгого времени биологи были озадачены этим поведением,
03:56
wondering how it could be possible.
50
218000
2000
удивляясь, как такое возможно.
03:59
We're so used to choreography giving rise to synchrony.
51
221000
3000
Мы привыкли, что синхронность достигается хореографией.
04:03
These creatures are not choreographed.
52
225000
2000
Но этими созданиями никто не управляет.
04:05
They're choreographing themselves.
53
227000
2000
Они управляют сами собой.
04:09
And only today is science starting to figure out how it works.
54
231000
3000
И только сегодня наука начинает понимать, как все это работает.
04:13
I'll show you a computer model made by Iain Couzin, a researcher at Oxford,
55
235000
6000
Я покажу вам компьютерную модель, созданную Яном Кузаном, исследователем из Оксфорда,
04:19
that shows how swarms work.
56
241000
2000
которая показывает, как работают стаи.
04:21
There are just three simple rules.
57
243000
2000
Здесь всего три простых правила.
04:24
First, all the individuals are only aware of their nearest neighbors.
58
246000
4000
Первое -- все особи знают только о своих ближайших соседях.
04:29
Second, all the individuals have a tendency to line up.
59
251000
3000
Второе -- все особи стремятся выстроиться в линию.
04:33
And third, they're all attracted to each other,
60
255000
3000
И третье -- все они притягиваются друг к другу,
04:36
but they try to keep a small distance apart.
61
258000
2000
но все же держат некоторую дистанцию.
04:39
And when you build those three rules in,
62
261000
3000
Когда вы применяете эти три правила,
04:42
automatically you start to see swarms
63
264000
2000
то автоматически начинаете видеть стаи,
04:44
that look very much like fish schools or bird flocks.
64
266000
3000
которые выглядят очень похоже на косяки рыб или стаи птиц.
04:48
Now, fish like to stay close together, about a body length apart.
65
270000
4000
Рыбы, например, стремятся быть ближе друг к другу, на расстоянии длины тела.
04:52
Birds try to stay about three or four body lengths apart.
66
274000
3000
Птицы держатся на расстоянии трех-четырех длин тела.
04:55
But except for that difference, the rules are the same for both.
67
277000
3000
За исключением этих различий, правила общие и для тех, и для других.
05:04
Now, all this changes when a predator enters the scene.
68
286000
3000
Но все меняется, когда на сцене появляется хищник.
05:09
There's a fourth rule: when a predator's coming, get out of the way.
69
291000
5000
Четвертое правило: когда появляется хищник -- прочь с его дороги!
05:23
Here on the model you see the predator attacking.
70
305000
3000
Здесь, на модели, вы видите атаку хищника.
05:28
The prey move out in random directions,
71
310000
2000
Жертвы разбегаются в самых разных направлениях,
05:30
and then the rule of attraction brings them back together again,
72
312000
3000
но потом закон притяжения снова собирает их вместе.
05:33
so there's this constant splitting and reforming.
73
315000
3000
Таким образом, происходит постоянное разъединение и перестроение.
05:37
And you see that in nature.
74
319000
2000
И все это вы видите в природе.
05:47
Keep in mind that, although it looks as if each individual is acting to cooperate,
75
329000
6000
Не забывайте, что, несмотря на то, что каждая особь, казалось бы, действует сообща с другими,
05:53
what's really going on is a kind of selfish Darwinian behavior.
76
335000
4000
на самом деле это совершенно эгоистичное, дарвинистское поведение.
05:57
Each is scattering away at random to try to save its scales or feathers.
77
339000
4000
Все разбегаются врассыпную в попытке сохранить свою чешую или перья.
06:03
That is, out of the desire to save itself,
78
345000
3000
Вот и получается, что в стремлении сохранить себе жизнь,
06:06
each creature is following these rules,
79
348000
3000
каждая особь следует этим правилам,
06:09
and that leads to something that's safe for all of them.
80
351000
2000
и это приводит к чему-то, что защищает всех.
06:11
Even though it looks like they're thinking as a group, they're not.
81
353000
3000
Кажется, что они думают как группа, но на самом деле это не так.
06:32
You might wonder what exactly is the advantage to being in a swarm,
82
374000
3000
Вы можете поинтересоваться, в чем преимущество того, чтобы быть в стае,
06:35
so you can think of several.
83
377000
2000
и найти несколько объяснений.
06:37
As I say, if you're in a swarm, your odds of being the unlucky one
84
379000
4000
Я бы сказал, если ты в стае, шансы оказаться несчастной жертвой-неудачником
06:41
are reduced as compared to a small group.
85
383000
3000
гораздо меньше, чем в небольшой группе.
06:45
There are many eyes to spot danger.
86
387000
3000
Здесь много глаз, чтобы заметить опасность.
06:48
And you'll see in the example with the starlings, with the birds,
87
390000
7000
И как вы видите в примере со скворцами, с этими с птицами,
06:55
when this peregrine hawk is about to attack them,
88
397000
2000
когда сокол готовится атаковать их,
06:57
that actually waves of panic can propagate,
89
399000
3000
волны паники начинают распространяться,
07:00
sending messages over great distances.
90
402000
3000
посылая сигналы на большие расстояния.
07:03
You'll see -- let's see, it's coming up possibly at the very end -- maybe not.
91
405000
8000
Вы увидите, давайте посмотрим, возможно, это будет в самом конце -- или нет.
07:12
Information can be sent over half a kilometer away
92
414000
3000
Информация может быть передана более чем на полкилометра
07:15
in a very short time through this mechanism.
93
417000
3000
за очень короткое время с помощью этого механизма.
07:20
Yes, it's happening here.
94
422000
2000
Да, вот здесь это происходит.
07:22
See if you can see those waves propagating through the swarm.
95
424000
3000
Посмотрите, видите эти волны, распространяющиеся сквозь стаю.
07:26
It's beautiful. The birds are, we sort of understand, we think,
96
428000
4000
Это восхитительно. Вот эти птицы, нам кажется, мы начинаем понимать,
07:30
from that computer model, what's going on.
97
432000
2000
с помощью этой компьютерной модели, что происходит.
07:32
As I say, it's just those three simple rules,
98
434000
2000
Как я сказал, здесь три простых правила,
07:34
plus the one about watch out for predators.
99
436000
2000
плюс еще одно о том, что надо остерегаться хищников.
07:36
There doesn't seem to be anything mystical about this.
100
438000
3000
И кажется, что здесь нет ничего мистического.
07:39
We don't, however, really understand at a mathematical level.
101
441000
3000
Хотя, надо сказать, мы не понимаем этого по-настоящему на математическом уровне.
07:42
I'm a mathematician. We would like to be able to understand better.
102
444000
4000
Я математик. Нам бы хотелось понимать это лучше.
07:46
I mean, I showed you a computer model, but a computer is not understanding.
103
448000
3000
Я имею в виду, хоть я и показал вам компьютерную модель, но это еще не означает понимания.
07:49
A computer is, in a way, just another experiment.
104
451000
3000
Компьютер -- это, в своем роде, просто еще один эксперимент.
07:52
We would really like to have a deeper insight into how this works
105
454000
3000
Нам бы очень хотелось более глубоко разобраться, как все это работает
07:55
and to understand, you know, exactly where this organization comes from.
106
457000
5000
и понять, откуда все таки берется эта организованность.
08:00
How do the rules give rise to the patterns?
107
462000
2000
Как эти правила приводят к формированию узоров?
08:02
There is one case that we have begun to understand better,
108
464000
3000
Есть один пример, который мы начали понимать лучше,
08:05
and it's the case of fireflies.
109
467000
3000
и это пример со светлячками.
08:08
If you see fireflies in North America,
110
470000
2000
Если вы видите светлячков в Северной Америке,
08:10
like so many North American sorts of things,
111
472000
2000
то, как и многие вещи в Северной Америке,
08:12
they tend to be independent operators. They ignore each other.
112
474000
4000
они стремятся действовать независимо. Они игнорируют друг друга.
08:16
They each do their own thing, flashing on and off,
113
478000
2000
Каждый делает свое дело, вспыхивая и потухая,
08:18
paying no attention to their neighbors.
114
480000
2000
не обращая никакого внимания на своих соседей.
08:20
But in Southeast Asia -- places like Thailand or Malaysia or Borneo --
115
482000
5000
Но в Юго-Восточной Азии, в таких местах как Таиланд, Малайзия или Борнео,
08:25
there's a beautiful cooperative behavior that occurs among male fireflies.
116
487000
5000
можно наблюдать очень красивое согласованное поведение среди мужских особей светлячков.
08:30
You can see it every night along the river banks.
117
492000
3000
Вы можете видеть это каждую ночь вдоль речных берегов.
08:33
The trees, mangrove trees, are filled with fireflies communicating with light.
118
495000
5000
Мангровые деревья все наполнены светлячками, взаимодействующими с помощью света.
08:38
Specifically, it's male fireflies who are all flashing in perfect time together,
119
500000
5000
Заметьте, это именно мужские особи светлячков, которые вспыхивают в определенное время вместе,
08:43
in perfect synchrony, to reinforce a message to the females.
120
505000
4000
абсолютно синхронно, чтобы донести свое сообщение до женских особей.
08:47
And the message, as you can imagine, is "Come hither. Mate with me."
121
509000
4000
И это сообщение, как можно догадаться: «Иди сюда. Давай спариваться».
08:52
(Music)
122
514000
6000
(Музыка)
08:59
In a second I'm going to show you a slow motion of a single firefly
123
521000
4000
Через секунду я покажу вам замедленную съемку отдельного светлячка,
09:03
so that you can get a sense. This is a single frame.
124
525000
3000
так, чтобы вы получили представление. Это один кадр.
09:06
Then on, and then off -- a 30th of a second, there.
125
528000
5000
Вспыхнул, потом погас -- 1/30 секунды.
09:11
And then watch this whole river bank, and watch how precise the synchrony is.
126
533000
4000
А теперь посмотрите на это по всему берегу реки и обратите внимание, насколько точно они синхронизированы.
09:18
On, more on and then off.
127
540000
3000
Вспыхнули, еще раз, и погасли.
09:27
The combined light from these beetles -- these are actually tiny beetles --
128
549000
3000
Суммарный свет от этих жучков -- ведь это на самом деле маленькие жучки --
09:30
is so bright that fishermen out at sea can use them
129
552000
3000
так ярок, что рыбаки в море могут пользоваться им
09:33
as navigating beacons to find their way back to their home rivers. It's stunning.
130
555000
4000
как маяком, когда им надо вернуться к родным берегам. Это потрясающе.
09:37
For a long time it was not believed
131
559000
2000
Долгое время этому не верили,
09:39
when the first Western travelers, like Sir Francis Drake,
132
561000
3000
когда первые западные путешественники, такие как сэр Фрэнсис Дрейк,
09:42
went to Thailand and came back with tales of this unbelievable spectacle.
133
564000
4000
отправились в Таиланд и вернулись с рассказами об этом невероятном спектакле.
09:46
No one believed them.
134
568000
2000
Никто им не верил.
09:48
We don't see anything like this in Europe or in the West.
135
570000
3000
Такого не увидеть в Европе или на Западе.
09:51
And for a long time, even after it was documented,
136
573000
3000
И еще долгое время, даже после того, как это было задокументировано,
09:54
it was thought to be some kind of optical illusion.
137
576000
2000
думали, что это оптическая иллюзия.
09:56
Scientific papers were published saying it was twitching eyelids
138
578000
3000
Публиковались научные статьи, говорящие, что это просто дрожание век глаз
09:59
that explained it, or, you know, a human being's tendency
139
581000
4000
которое все объясняет, или обычное человеческое стремление
10:03
to see patterns where there are none.
140
585000
2000
видеть узоры там, где их нет.
10:05
But I hope you've convinced yourself now, with this nighttime video,
141
587000
3000
Но я надеюсь, вы теперь сами убедились, после этого ночного видео,
10:08
that they really were very well synchronized.
142
590000
3000
что они на самом деле очень хорошо синхронизированы.
10:11
Okay, well, the issue then is, do we need to be alive
143
593000
3000
ОК, теперь вопрос в том, нужно ли быть живым существом,
10:14
to see this kind of spontaneous order,
144
596000
2000
чтобы демонстрировать такие примеры спонтанного порядка,
10:16
and I've already hinted that the answer is no.
145
598000
3000
и я уже намекнул, что ответ -- нет.
10:21
Well, you don't have to be a whole creature.
146
603000
2000
Для этого не надо быть целым существом,
10:23
You can even be just a single cell.
147
605000
2000
достаточно быть просто отдельной клеткой.
10:25
Like, take, for instance, your pacemaker cells in your heart right now.
148
607000
3000
Как, например, клетки, которые задают ритм вашего сердца прямо сейчас.
10:28
They're keeping you alive.
149
610000
2000
Они поддерживают в нас жизнь.
10:30
Every beat of your heart depends on this crucial region, the sinoatrial node,
150
612000
5000
Каждое биение вашего сердца зависит от этой критической области, синусового узла,
10:35
which has about 10,000 independent cells that would each beep,
151
617000
4000
в котором около 10 000 независимых клеток, каждая из которых посылает сигнал,
10:39
have an electrical rhythm -- a voltage up and down --
152
621000
3000
имеет свой электрический ритм -- скачки напряжения вверх и вниз --
10:42
to send a signal to the ventricles to pump.
153
624000
3000
чтобы дать сигнал желудочкам качать кровь.
10:45
Now, your pacemaker is not a single cell.
154
627000
3000
Но ритм задает не одна клетка.
10:48
It's this democracy of 10,000 cells that all have to fire in unison
155
630000
3000
Это такая демократия 10 000 клеток, которые должны «выстреливать» в унисон,
10:51
for the pacemaker to work correctly.
156
633000
2000
для того чтобы точно задавать ритм.
10:54
I don't want to give you the idea that synchrony is always a good idea.
157
636000
3000
Я совсем не хочу убедить вас в том, что синхронность всегда хороша.
10:57
If you have epilepsy, there is an instance of billions of brain cells, or at least millions,
158
639000
5000
Эпилепсия -- это пример миллиардов мозговых клеток, по крайней мере, миллионов,
11:02
discharging in pathological concert.
159
644000
3000
разряжающихся в патологической согласованности.
11:06
So this tendency towards order is not always a good thing.
160
648000
3000
Так что стремление к порядку не всегда хорошо.
11:10
You don't have to be alive. You don't have to be even a single cell.
161
652000
3000
Вам не требуется быть живым существом. Вам даже не требуется быть клеткой.
11:13
If you look, for instance, at how lasers work,
162
655000
3000
Если вы, например, посмотрите, как работают лазеры,
11:16
that would be a case of atomic synchrony.
163
658000
3000
это будет примером атомной синхронности.
11:19
In a laser, what makes laser light so different from the light above my head here
164
661000
4000
Лазер отличается от света над моей головой тем,
11:23
is that this light is incoherent --
165
665000
2000
что этот обычный свет некогерентный --
11:25
many different colors and different frequencies,
166
667000
3000
много разных цветов и много разных частот,
11:28
sort of like the way you clapped initially --
167
670000
3000
наподобие того, как вы хлопали в начале --
11:31
but if you were a laser, it would be rhythmic applause.
168
673000
3000
но если бы вы были лазером, это были бы ритмичные аплодисменты.
11:34
It would be all atoms pulsating in unison,
169
676000
2000
Это были бы все атомы пульсирующие в унисон,
11:36
emitting light of one color, one frequency.
170
678000
3000
излучающие свет одного цвета, одной частоты.
11:40
Now comes the very risky part of my talk,
171
682000
3000
Теперь наступает очень рискованная часть моего выступления,
11:43
which is to demonstrate that inanimate things can synchronize.
172
685000
4000
где мне надо продемонстрировать, что неодушевленные предметы тоже могут синхронизироваться.
11:47
Hold your breath for me.
173
689000
2000
Теперь затаите дыхание ради меня.
11:49
What I have here are two empty water bottles.
174
691000
4000
У меня здесь две пустые бутылки из-под воды.
11:56
This is not Keith Barry doing a magic trick.
175
698000
2000
Нет, это не Кейт Бэрри, исполняющий фокус.
11:58
This is a klutz just playing with some water bottles.
176
700000
5000
Это просто один неумеха, пытающийся играть с пластиковыми бутылками.
12:03
I have some metronomes here.
177
705000
2000
У меня тут еще есть метрономы.
12:08
Can you hear that?
178
710000
2000
Так слышно?
12:12
All right, so, I've got a metronome,
179
714000
2000
Хорошо, у меня есть метроном,
12:14
and it's the world's smallest metronome, the -- well, I shouldn't advertise.
180
716000
4000
и это самый маленький в мире метроном... ладно, я не должен здесь ничего рекламировать.
12:18
Anyway, so this is the world's smallest metronome.
181
720000
3000
Как бы там ни было, это самый маленький в мире метроном.
12:21
I've set it on the fastest setting, and I'm going to now take
182
723000
3000
Я установил его на самый быстрый ритм, и я сейчас возьму
12:24
another one set to the same setting.
183
726000
2000
еще один такой же, установленный на тот же ритм.
12:28
We can try this first. If I just put them on the table together,
184
730000
3000
Для начала, попробуем так: если я просто поставлю их вместе на стол,
12:33
there's no reason for them to synchronize, and they probably won't.
185
735000
3000
у них нет никакой причины синхронизироваться, и они, скорее всего, не будут.
12:42
Maybe you'd better listen to them. I'll stand here.
186
744000
2000
Возможно, так лучше слышно. Я буду стоять здесь.
12:49
What I'm hoping is that they might just drift apart
187
751000
2000
Я надеюсь, что они разойдутся,
12:51
because their frequencies aren't perfectly the same.
188
753000
2000
потому что их частоты не абсолютно равны.
13:01
Right? They did.
189
763000
2000
Так? Они разошлись.
13:03
They were in sync for a while, but then they drifted apart.
190
765000
2000
Они были синхронны какое-то время, потом разошлись.
13:07
And the reason is that they're not able to communicate.
191
769000
2000
И причина этого в том, что они не могли общаться.
13:09
Now, you might think that's a bizarre idea.
192
771000
2000
Вы можете подумать, что это какая-то странная идея.
13:11
How can metronomes communicate?
193
773000
2000
Как метрономы могут общаться?
13:14
Well, they can communicate through mechanical forces.
194
776000
3000
Ну, например они могут «общаться» посредством механических сил.
13:17
So I'm going to give them a chance to do that.
195
779000
2000
И я собираюсь создать им условия для этого.
13:19
I also want to wind this one up a bit. How can they communicate?
196
781000
3000
Но сначала я хочу немного подзавести его. Как они могут общаться?
13:22
I'm going to put them on a movable platform,
197
784000
2000
Я собираюсь поставить их на движущуюся платформу,
13:24
which is the "Guide to Graduate Study at Cornell." Okay? So here it is.
198
786000
9000
это «Руководство для аспирантов» Корнелльского университета. Вот так.
13:33
Let's see if we can get this to work.
199
795000
2000
Теперь посмотрим, удастся ли нам заставить это работать.
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
Моя жена заметила, что это работает лучше, если я ставлю метрономы одновременно,
13:41
because otherwise the whole thing will tip over.
201
803000
2000
потому что иначе вся конструкция опрокинется.
13:43
All right. So there we go. Let's see. OK, I'm not trying to cheat --
202
805000
7000
Хорошо. Посмотрим. Ладно, я не буду жульничать --
13:50
let me start them out of sync. No, hard to even do that.
203
812000
5000
давайте запустим их асинхронно. Нет, это не так-то просто.
14:08
(Applause)
204
830000
4000
(Аплодисменты)
14:12
All right. So before any one goes out of sync, I'll just put those right there.
205
834000
5000
Отлично. Так, теперь пока они не рассинхронизировались, я просто их уберу.
14:17
(Laughter)
206
839000
1000
(Смех)
14:18
Now, that might seem a bit whimsical,
207
840000
2000
Это может показаться немного странным,
14:20
but this pervasiveness of this tendency towards spontaneous order
208
842000
5000
но это вездесущее стремление к спонтанному порядку
14:25
sometimes has unexpected consequences.
209
847000
4000
иногда приводит к неожиданным последствиям.
14:29
And a clear case of that,
210
851000
2000
Вот яркий пример этого --
14:31
was something that happened in London in the year 2000.
211
853000
3000
то, что случилось в Лондоне в 2000 году.
14:34
The Millennium Bridge was supposed to be the pride of London --
212
856000
3000
Мост «Миллениум» должен был стать гордостью Лондона --
14:37
a beautiful new footbridge erected across the Thames,
213
859000
4000
новый красивый пешеходный мост через Темзу,
14:41
first river crossing in over 100 years in London.
214
863000
4000
первый мост, построенный в Лондоне за последние 100 лет.
14:45
There was a big competition for the design of this bridge,
215
867000
3000
Конечно, был большой конкурс за право проектирования этого моста,
14:48
and the winning proposal was submitted by an unusual team --
216
870000
4000
и тот проект, который победил, был представлен необычной командой,
14:52
in the TED spirit, actually -- of an architect --
217
874000
3000
состоящей, как раз в духе TED -- из архитектора,
14:55
perhaps the greatest architect in the United Kingdom, Lord Norman Foster --
218
877000
4000
возможно, величайшего архитектора Великобритании, лорда Нормана Фостера,
14:59
working with an artist, a sculptor, Sir Anthony Caro,
219
881000
5000
работавшего вместе со скульптором сэром Энтони Каро
15:04
and an engineering firm, Ove Arup.
220
886000
4000
и инженерной фирмой Ove Arup.
15:08
And together they submitted a design based on Lord Foster's vision,
221
890000
5000
Вместе они представили проект, основанный на идее лорда Фостера,
15:13
which was -- he remembered as a kid reading Flash Gordon comic books,
222
895000
4000
которая была -- он вспомнил, как ребенком читал комиксы про Флэша Гордона,
15:17
and he said that when Flash Gordon would come to an abyss,
223
899000
3000
и рассказал, что когда Флэш Гордон подходил к пропасти,
15:20
he would shoot what today would be a kind of a light saber.
224
902000
3000
он стрелял тем, что сегодня мы бы назвали световым мечом.
15:23
He would shoot his light saber across the abyss, making a blade of light,
225
905000
4000
Он стрелял своим световым мечом через пропасть, образуя лезвие из света,
15:27
and then scamper across on this blade of light.
226
909000
2000
и перебегал по этому лезвию.
15:29
He said, "That's the vision I want to give to London.
227
911000
2000
Он сказал: «Это та идея, тот вид, который я хочу подарить Лондону.
15:31
I want a blade of light across the Thames."
228
913000
3000
Я хочу создать лезвие света через Темзу».
15:35
So they built the blade of light,
229
917000
2000
Итак, они построили лезвие света --
15:37
and it's a very thin ribbon of steel, the world's --
230
919000
6000
очень тонкую стальную ленту, возможно,
15:43
probably the flattest and thinnest suspension bridge there is,
231
925000
3000
самый тонкий и плоский в мире подвесной мост,
15:46
with cables that are out on the side.
232
928000
3000
где тросы проходят по сторонам снаружи моста.
15:49
You're used to suspension bridges with big droopy cables on the top.
233
931000
3000
Мы привыкли к подвесным мостам с большими тросами, идущими сверху.
15:52
These cables were on the side of the bridge,
234
934000
3000
А здесь тросы идут по бокам моста,
15:55
like if you took a rubber band and stretched it taut across the Thames --
235
937000
4000
как если бы вы взяли резинку и туго натянули ее поперек Темзы --
15:59
that's what's holding up this bridge.
236
941000
2000
это как раз и держит этот мост.
16:01
Now, everyone was very excited to try it out.
237
943000
2000
Конечно, всем не терпелось его попробовать.
16:03
On opening day, thousands of Londoners came out, and something happened.
238
945000
5000
В день открытия, тысячи лондонцев пришли на мост, и случилось нечто.
16:08
And within two days the bridge was closed to the public.
239
950000
4000
Через два дня мост был закрыт для публики.
16:12
So I want to first show you some interviews with people
240
954000
5000
Я хочу сначала показать вам несколько интервью с людьми,
16:17
who were on the bridge on opening day, who will describe what happened.
241
959000
3000
которые были на мосту в день открытия, и они постараются описать, что произошло.
16:20
Man: It really started moving sideways and slightly up and down,
242
962000
5000
Мужчина: Он начал качаться из стороны в сторону и немного вверх-вниз,
16:25
rather like being on the boat.
243
967000
3000
почти как на лодке.
16:28
Woman: Yeah, it felt unstable, and it was very windy,
244
970000
3000
Женщина: Да, он был очень неустойчивый. Тогда было очень ветрено.
16:31
and I remember it had lots of flags up and down the sides, so you could definitely --
245
973000
4000
Я помню много флагов по сторонам, и было понятно,
16:35
there was something going on sideways, it felt, maybe.
246
977000
3000
что мост качается как-то вбок, это ощущалось.
16:38
Interviewer: Not up and down? Boy: No.
247
980000
2000
Корреспондент: Не вверх-вниз? Мальчик: Нет.
16:40
Interviewer: And not forwards and backwards? Boy: No.
248
982000
2000
Корреспондент: И не вперед-назад? Мальчик: Нет.
16:42
Interviewer: Just sideways. About how much was it moving, do you think?
249
984000
3000
Корреспондент: Только из стороны в сторону. Насколько примерно, как ты думаешь?
16:45
Boy: It was about --
250
987000
2000
Мальчик: Ну, примерно...
16:47
Interviewer: I mean, that much, or this much?
251
989000
2000
Корреспондент: Ну вот так или вот так?
16:49
Boy: About the second one.
252
991000
2000
Мальчик: Ну вот как во второй раз.
16:51
Interviewer: This much? Boy: Yeah.
253
993000
2000
Корреспондент: Вот так? Мальчик: Да.
16:53
Man: It was at least six, six to eight inches, I would have thought.
254
995000
3000
Мужчина: Это было по крайней мере шесть, от шести до восьми дюймов, я бы сказал.
16:56
Interviewer: Right, so, at least this much? Man: Oh, yes.
255
998000
2000
Корреспондент: То есть, примерно вот так? Мужчина: О, да.
16:58
Woman: I remember wanting to get off.
256
1000000
2000
Женщина: Я помню, мне хотелось уйти с моста.
17:00
Interviewer: Oh, did you? Woman: Yeah. It felt odd.
257
1002000
2000
Корреспондент: Правда? Женщина: Да. Там было как-то неуютно.
17:02
Interviewer: So it was enough to be scary? Woman: Yeah, but I thought that was just me.
258
1004000
6000
Корреспондент: Настолько, чтобы испугаться? Женщина: Да, но я думала, дело только во мне.
17:08
Interviewer: Ah! Now, tell me why you had to do this?
259
1010000
3000
Корреспондент: А теперь расскажи мне, почему приходилось делать так?
17:11
Boy: We had to do this because, to keep in balance
260
1013000
2000
Мальчик: Нам приходилось делать так, чтобы сохранять баланс,
17:13
because if you didn't keep your balance,
261
1015000
2000
потому что, если не удерживать баланс,
17:15
then you would just fall over about, like, to the left or right, about 45 degrees.
262
1017000
6000
то ты просто упадешь, направо или налево, под 45 градусов.
17:21
Interviewer: So just show me how you walk normally. Right.
263
1023000
4000
Корреспондент: Хорошо, покажите мне, как вы идете нормально. Хорошо.
17:26
And then show me what it was like when the bridge started to go. Right.
264
1028000
5000
А теперь как это было, когда мост начал раскачиваться. Хорошо.
17:31
So you had to deliberately push your feet out sideways and --
265
1033000
4000
То есть, вы намеренно расставляете ноги в стороны, и...
17:35
oh, and short steps?
266
1037000
2000
о, и делаете короткие шаги?
17:37
Man: That's right. And it seemed obvious to me
267
1039000
3000
Мужчина: Да именно. И мне казалось очевидным,
17:40
that it was probably the number of people on it.
268
1042000
3000
что на мосту было некоторое количество народу.
17:44
Interviewer: Were they deliberately walking in step, or anything like that?
269
1046000
4000
Корреспондент: И они нарочно шли в ногу, что-то вроде того?
17:48
Man: No, they just had to conform to the movement of the bridge.
270
1050000
4000
Мужчина: Нет, они просто были вынуждены подстраиваться под движения моста.
17:52
Steven Strogatz: All right, so that already gives you a hint of what happened.
271
1054000
3000
Стивен Строгатц: Хорошо, это дает нам намек на то, что происходило.
17:55
Think of the bridge as being like this platform.
272
1057000
4000
Представим, что мост ведет себя как эта платформа.
17:59
Think of the people as being like metronomes.
273
1061000
3000
Представьте, что люди выполняют роль метрономов.
18:02
Now, you might not be used to thinking of yourself as a metronome,
274
1064000
3000
Вам, конечно, непривычно представлять себя метрономом,
18:05
but after all, we do walk like -- I mean, we oscillate back and forth as we walk.
275
1067000
4000
но, во всяком случае, мы же ходим так -- я имею в виду, мы совершаем колебания вперед и назад, когда идем.
18:09
And especially if we start to walk like those people did, right?
276
1071000
3000
И особенно, если мы начнем идти, как шли эти люди, правда?
18:12
They all showed this strange sort of skating gait
277
1074000
4000
Они все демонстрировали этот странный коньковый шаг,
18:16
that they adopted once the bridge started to move.
278
1078000
3000
который у них появился, когда мост начал двигаться.
18:19
And so let me show you now the footage of the bridge.
279
1081000
3000
Теперь я покажу вам съемку моста.
18:22
But also, after you see the bridge on opening day, you'll see an interesting clip
280
1084000
4000
И также, после того, как вы посмотрите съемки с открытия моста, я покажу еще один интересный видеосюжет
18:26
of work done by a bridge engineer at Cambridge named Allan McRobie,
281
1088000
5000
о работе, сделанной инженером по мостам из Кембриджа, по имени Аллан МакРоби,
18:31
who figured out what happened on the bridge,
282
1093000
2000
который разобрался, что произошло на мосту,
18:33
and who built a bridge simulator to explain exactly what the problem was.
283
1095000
4000
и который построил модель этого моста, чтобы в точности объяснить, в чем же была проблема.
18:37
It was a kind of unintended positive feedback loop
284
1099000
4000
Это было что-то вроде непредвиденной положительной обратной связи
18:41
between the way the people walked and the way the bridge began to move,
285
1103000
3000
между тем, как шли люди и тем, как мост начал качаться,
18:44
that engineers knew nothing about.
286
1106000
2000
что инженеры никак не могли предположить.
18:46
Actually, I think the first person you'll see
287
1108000
2000
На самом деле, первый человек, которого вы увидите,
18:48
is the young engineer who was put in charge of this project. Okay.
288
1110000
4000
это молодой инженер, который отвечал за проект.
18:53
(Video) Interviewer: Did anyone get hurt? Engineer: No.
289
1115000
2000
Корреспондент: Кто нибудь пострадал? Инженер: Нет.
18:55
Interviewer: Right. So it was quite small -- Engineer: Yes. Interviewer: -- but real?
290
1117000
3000
Корреспондент: Хорошо. То есть это было незначительно... Инженер: Да. Корреспондент: ...но реально?
18:58
Engineer: Absolutely. Interviewer: You thought, "Oh, bother."
291
1120000
3000
Инженер: Конечно. Корреспондент: И Вы подумали: «Вот досада!»
19:01
Engineer: I felt I was disappointed about it.
292
1123000
3000
Инженер: Я был огорчен этим.
19:04
We'd spent a lot of time designing this bridge, and we'd analyzed it,
293
1126000
4000
Мы потратили кучу времени на проектирование этого моста, мы анализировали его,
19:08
we'd checked it to codes -- to heavier loads than the codes --
294
1130000
3000
мы проверили его по нормативам, на нагрузки, даже более тяжелые, чем в нормативах,
19:11
and here it was doing something that we didn't know about.
295
1133000
3000
и это было нечто, о чем мы совершенно не подозревали.
19:14
Interviewer: You didn't expect. Engineer: Exactly.
296
1136000
2000
Корреспондент: Вы не ожидали. Инженер: Точно.
19:16
Narrator: The most dramatic and shocking footage
297
1138000
3000
Ведущий: Самые драматические и шокирующие съемки
19:19
shows whole sections of the crowd -- hundreds of people --
298
1141000
3000
показывают целые части толпы -- сотни людей --
19:22
apparently rocking from side to side in unison,
299
1144000
2000
качающихся из стороны в сторону в унисон,
19:24
not only with each other, but with the bridge.
300
1146000
3000
не только друг с другом, но и с мостом.
19:27
This synchronized movement seemed to be driving the bridge.
301
1149000
4000
И это синхронное движение, похоже, раскачивало мост.
19:31
But how could the crowd become synchronized?
302
1153000
3000
Но как толпа смогла синхронизироваться?
19:34
Was there something special about the Millennium Bridge that caused this effect?
303
1156000
4000
Что было такого особенного в мосте «Миллениум», что вызвало этот эффект?
19:38
This was to be the focus of the investigation.
304
1160000
4000
Это и было предметом расследования.
19:42
Interviewer: Well, at last the simulated bridge is finished, and I can make it wobble.
305
1164000
6000
Корреспондент: Отлично, теперь эта модель моста завершена и я могу заставить его качаться.
19:49
Now, Allan, this is all your fault, isn't it? Allan McRobie: Yes.
306
1171000
4000
Аллан, ведь это целиком твоя ошибка, разве нет? Аллан МакРоби: Да.
19:53
Interviewer: You designed this, yes, this simulated bridge,
307
1175000
2000
Корреспондент: Ведь ты же разработал эту модель моста,
19:55
and this, you reckon, mimics the action of the real bridge?
308
1177000
3000
которая, как ты считаешь, копирует поведение настоящего моста?
19:58
AM: It captures a lot of the physics, yes.
309
1180000
2000
Аллан МакРоби: Да, с точки зрения физики, конечно.
20:00
Interviewer: Right. So if we get on it, we should be able to wobble it, yes?
310
1182000
3000
Корреспондент: Хорошо. То есть, если мы встанем на него, мы сможем его раскачать, так?
20:06
Allan McRobie is a bridge engineer from Cambridge who wrote to me,
311
1188000
3000
Аллан МакРоби -- инженер по мостам из Кембриджа, который написал мне,
20:09
suggesting that a bridge simulator ought to wobble
312
1191000
3000
показав, что модель моста должна раскачиваться
20:12
in the same way as the real bridge --
313
1194000
2000
точно так же, как и настоящий мост,
20:14
provided we hung it on pendulums of exactly the right length.
314
1196000
2000
если мы подвесим ее на маятниках подходящей длины.
20:16
AM: This one's only a couple of tons, so it's fairly easy to get going.
315
1198000
3000
Аллан МакРоби: Он весит всего пару тонн, так что его достаточно легко раскачать.
20:19
Just by walking. Interviewer: Well, it's certainly going now.
316
1201000
3000
Нужно просто ходить по нему. Корреспондент: Да, он определенно раскачивается.
20:22
AM: It doesn't have to be a real dangle. Just walk. It starts to go.
317
1204000
3000
Аллан МакРоби: Вы не должны специально раскачиваться. Просто ходите. Он уже начинает качаться.
20:25
Interviewer: It's actually quite difficult to walk.
318
1207000
3000
Корреспондент: Это довольно непросто -- ходить.
20:28
You have to be careful where you put your feet down, don't you,
319
1210000
3000
И приходится довольно осторожно выбирать, куда поставить ногу, правда?
20:31
because if you get it wrong, it just throws you off your feet.
320
1213000
3000
Потому что, если ошибешься, он просто сбивает тебя с ног.
20:34
AM: It certainly affects the way you walk, yes. You can't walk normally on it.
321
1216000
4000
Аллан МакРоби: Конечно, он влияет на то, как ты идешь. Ты не можешь идти по нему нормально.
20:39
Interviewer: No. If you try and put one foot in front of another,
322
1221000
2000
Корреспондент: Нет, конечно. Если я пробую ставить одну ногу перед другой,
20:41
it's moving your feet away from under you. AM: Yes.
323
1223000
3000
то он выдергивает ногу из-под тебя. Аллан МакРоби: Да.
20:44
Interviewer: So you've got to put your feet out sideways.
324
1226000
2000
Корреспондент: То есть ты вынужден расставлять ноги широко в стороны.
20:47
So already, the simulator is making me walk in exactly the same way
325
1229000
3000
Ну вот, эта модель заставляет меня шагать в точности так же,
20:50
as our witnesses walked on the real bridge.
326
1232000
2000
как наши участники шагали по мосту.
20:52
AM: ... ice-skating gait. There isn't all this sort of snake way of walking.
327
1234000
3000
Аллан МакРоби: ... коньковый шаг. И это совсем не похоже на шаг «змейкой».
20:55
Interviewer: For a more convincing experiment,
328
1237000
2000
Корреспондент: Для более убедительного эксперимента,
20:57
I wanted my own opening-day crowd, the sound check team.
329
1239000
3000
я сам набрал надежную группу людей, чтобы изобразить «публику в день открытия».
21:00
Their instructions: just walk normally.
330
1242000
3000
Их проинструктировали просто ходить нормально.
21:12
It's really intriguing because none of these people is trying to drive it.
331
1254000
4000
Что по-настоящему интригует -- никто не пытался специально раскачивать мост.
21:16
They're all having some difficulty walking.
332
1258000
2000
Им всем было просто трудно идти.
21:19
And the only way you can walk comfortably is by getting in step.
333
1261000
3000
И единственным способом нормально идти было шагать в ногу.
21:22
But then, of course, everyone is driving the bridge.
334
1264000
3000
Но тогда, конечно, это приводило к раскачиванию моста.
21:27
You can't help it. You're actually forced by the movement of the bridge to get into step,
335
1269000
5000
И с этим невозможно ничего сделать. Своим движением мост вынуждает всех идти в ногу,
21:32
and therefore to drive it to move further.
336
1274000
2000
и это раскачивает его еще сильнее.
21:38
SS: All right, well, with that from the Ministry of Silly Walks,
337
1280000
4000
Стивен Строгатц: Хорошо, теперь, после этого сообщения от Министерства Глупых Походок,
21:42
maybe I'd better end. I see I've gone over.
338
1284000
3000
я лучше закончу. Я уже перебрал мое время.
21:45
But I hope that you'll go outside and see the world in a new way,
339
1287000
3000
Но я надеюсь, что вы выйдете наружу и увидите мир в новом свете,
21:48
to see all the amazing synchrony around us. Thank you.
340
1290000
3000
увидите потрясающую синхронность вокруг нас. Спасибо.
21:51
(Applause)
341
1293000
2000
(Аплодисменты)
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