Потому что

НАЙДЖЕЛ ГОЛДЕНФЕЛЬД

Профессор физики, Университет Иллинойса (Урбана-Шампейн)

Если вы идете в неверном направлении, то шаг вперед означает шаг назад. История показывает, что не новое знание, но отказ от старых концепций радикально меняет наше мировоззрение. Наша интуиция, которая заложена в нас с самого рождения, определяет наши научные предубеждения; эти предубеждения не только не годятся для понимания микро– и макромира, но также плохо описывают феномены повседневной жизни. Чтобы определить, что именно в очередной раз изменит наше мировоззрение, нужно свежим взглядом взглянуть на наши глубинные интуиции. За те две минуты, которые у вас займет чтение этого эссе, я постараюсь перестроить ваше базовое понимание причинности.

Обычно полагают, что у события есть единственная, предшествовавшая ему причина. Например, в классической физике мяч летит по воздуху, потому что его ударили ракеткой. Двигатель моего старенького автомобиля дает слишком большие обороты, потому что неисправный датчик показывает, будто температура двигателя слишком мала, словно он только что запущен. Мы настолько привыкли считать причинную связь неотъемлемым свойством реальности, что она прочно вошла в наше понимание законов физики. Но оказывается, законы физики не различают, в какую именно сторону течет река времени. Так что нам нужно выбрать, какие именно физические законы мы хотим иметь.

Сложные системы, такие как финансовые рынки или биосфера Земли, не подчиняются закону причинности. Каждое событие имеет множество возможных причин, и неизвестно, насколько одна из них важнее, чем другая (даже после того, как событие произошло). Можно сказать, что причинная связь больше похожа на сеть или паутину. Например, в любой день цены на фондовой бирже могут подняться или опуститься на какую-то долю процента. The Wall Street Journal вскользь отметит, что волатильность рынка связана со «стремлением трейдеров зафиксировать прибыль» или с тем, что «инвесторы скупают акции по низкому курсу». На следующий день биржевой индекс может качнуться в другую сторону по другим, быть может, абсолютно противоположным причинам. Однако в каждой сделке участвуют продавец и покупатель, и чтобы сделка состоялась, их интересы должны быть прямо противоположны. Рынок работает лишь благодаря множеству разных взглядов. Найти лишь одну основную причину, по которой происходят колебания на большинстве рынков, означало бы проигнорировать множественность перспектив рынка и забыть о природе и динамике временного дисбаланса между биржевыми игроками, которые придерживаются различных точек зрения.

Сходные заблуждения мы во множестве встречаем в самых различных общественных дискуссиях, а также в науке. Например, разве у какого-либо заболевания есть единственная причина? Иногда, если речь идет о таких болезнях, как хорея Хантингтона, причина действительно может быть сведена к одиночному фактору – в данном случае к лишним повторам определенной нуклеотидной последовательности, кодирующей аминокислоту глютамин в определенном месте ДНК. Но даже в этом случае возраст, в котором проявляются симптомы, и их тяжесть зависят от множества внешних факторов, а также взаимодействий с другими генами.

Метафора «паутины причин» в течение многих десятилетий успешно используется в эпидемиологии, но мы все еще плохо понимаем точный механизм формирования и функционирования этой «паутины». Еще в 1994 году Нэнси Кригер из Гарвардской школы здравоохранения задавала в своем эссе знаменитый вопрос: «А кто-нибудь видел паука?»

Тщетность поисков структуры причинности нигде не видна так явно, как в дебатах о возникновении сложных организмов: что послужило причиной их появления – разумный замысел или эволюция? Эти дебаты опираются на фундаментальный принцип причинности – если жизнь имеет начало, то у этого начала должна быть какая-то одна причина. С другой стороны, если причины возникновения и эволюции жизни коренятся в целой паутине причин, то скептик может спросить: «А кто-нибудь видел паука?»

Но, похоже, паука не существует. Сети причин могут формироваться спонтанно путем взаимного сцепления различных агентов или активных элементов системы. Возьмем, например, Интернет. Хотя существуют унифицированные протоколы передачи данных (такие как TCP/IP), топология и структура Интернета формировались путем хаотических надстроек, когда провайдеры пытались застолбить за собой территории в золотой лихорадке небывалого масштаба. Примечательно, что, когда пыль улеглась, стало ясно, что Интернет получил довольно специфические статистические характеристики: временная задержка пакетной передачи данных, топология сети и даже передаваемая информация отличаются фрактальными свойствами.

Как бы вы ни рассматривали Интернет – глобально или локально, в короткой или дальней перспективе, – он всегда выглядит одинаково. Хотя обнаружение этой фрактальной структуры в 1995 году стало неприятным сюрпризом (потому что стандартные алгоритмы контроля трафика, которые используются роутерами, исходят из того, что динамика Сети случайна), интересно, что фрактальность характеризует также и биологические сети. И без общего единого плана эволюция Интернета подчинялась тем же статистическим законам, что и биологическая эволюция. Его структура возникла спонтанно, без всякой нужды в каком-либо контролирующем субъекте.

Более того, какая-либо сеть может возникнуть необычным и непредсказуемым способом, подчиняясь новым законам, происхождение которых невозможно проследить до какой-то конкретной части сети. Сеть функционирует как единое целое, а не просто как сумма частей, и разговор о причинности здесь не имеет смысла, потому что поведение сети распределено в пространстве и времени.

Шестого мая 2010 года между 14.42 и 14.50 промышленный индекс Доу-Джонса резко снизился и затем вырос почти на шестьсот пунктов – беспрецедентное по масштабам и скорости событие. Бурные события того дня известны сегодня как Flash Crash («мгновенный обвал») фондового рынка. Этот обвал повлиял на многочисленные биржевые индексы и акции отдельных компаний, так что цены на некоторые биржевые инструменты упали невероятно низко (например, бумаги компании Accenture в какой-то момент стоили один цент).

Поскольку по каждой трансакции фиксируется каждый тик (минимальное изменение котировки), то «мгновенный обвал» можно ретроспективно проследить как бы в замедленной съемке – это фильм о финансовой катастрофе. И тем не менее причина краха остается загадкой. В докладе Государственной комиссии США по ценным бумагам и биржам отмечено событие, с которого все началось (продажа на $4 миллиона, совершенная неким инвестиционным фондом), но почему именно это событие вызвало обвал, неизвестно. Условия, ускорившие крах, были встроены в «паутину причин» рынка – самоорганизующуюся и быстро развивающуюся структуру, возникающую во взаимодействии высокочастотных алгоритмов продаж. Мгновенный обвал стал, так сказать, первым криком младенца для этой новорожденной сети – это зловеще напоминает фантастический роман Артура Кларка «Ф – значит Франкенштейн», который начинается словами: «Четверть миллиарда людей подняли телефонные трубки и несколько секунд раздраженно или встревоженно вслушивались».

Меня очень вдохновляет этот вызов – попробовать подробно во всем этом разобраться с точки зрения науки, потому что…

Неважно. Я думаю, я не знаю почему.