Кибернетика и цветочная пыльца

Вспоминая о своих ранних работах, которые привели его к кибернетике, Винер несколько раз упоминает о проблеме броуновского движения. Он пришел к ней в начале 20-х годов нашего века и посвятил много сил изучению и техническому применению. Оказалось, нечто подобное определяет устойчивость работы будущих роботов. Но поначалу не обходилось без вопросов: при чем тут какие-то мелкие частицы, движения которых наблюдал в начале прошлого века ботаник Броун? Кибернетика и цветочная пыльца?

Действительно, в 1827 году ботаник Р. Броун наблюдал при помощи микроскопа удивившее его, не прекращающееся движение мельчайших частиц, плавающих в жидкости. Это не были живые частицы, микробы или инфузории, обладающие способностью самостоятельно передвигаться. Броун увидел движение мельчайших частиц цветочной пыльцы, не имеющих органов движения. Несмотря на это, они постоянно перемещались в толще жидкости, описывая причудливые изломанные траектории, причем след их перемещения казался составленным из очень коротких отрезков прямых линий, длина и направление которых хаотически изменялись. Ни одна из частиц ни секунды не оставалась в покое. Открытие Броуна не привлекло внимания физиков, вероятно, потому, что они не видели возможности объяснить причины и найти закономерности.

Эта проблема вновь возникла перед учеными в начале века. Для понимания ее необходимо было применение математики, точнее — математической статистики, занятой изучением случайных процессов, не поддающихся анализу на основе законов механики Ньютона. Говоря точнее, можно сказать: физики стремились найти закон, управляющий движением броуновских частиц.

Теперь результаты этих исследований приобрели большое значение для понимания процессов, происходящих в системах автоматического регулирования. Для определения предельной точности действия роботов. Ведь случайные внешние воздействия и внутренние нестабильности могут привести к катастрофическим последствиям для всякого автомата. Они отклоняют его движения от предусмотренных программой.

Подойти к пониманию природы броуновского движения удалось только после того, как в физике возникла и утвердилась молекулярно-кинетическая теория. Теория, учитывающая реальное существование и хаотическое движение атомов и молекул вещества. Только к третьей четверти XIX века после создания молекулярно-кинетической теории стало понятно, что броуновское движение связано с тепловыми движениями молекул жидкости. Большие частицы не проявляют тенденции к таким хаотическим движениям потому, что множество независимых толчков, воспринимаемых крупной частицей от молекул жидкости, взаимно гасится, не приводя к заметному перемещению частиц. Но если частица достаточно мала, толчки уже не гасят друг друга, не уравновешиваются полностью. И она перемещается в том направлении, в котором ее толкает преобладающее количество молекул. Эта догадка совершенно правильна, но от догадки до физической теории, позволяющей делать количественные предсказания, доступные проверке опытом, дистанция огромного размера.

Технологии производства автомобилей:
© 2009-2013 Все права защищены и принадлежат их владельцам. [+]