Рис. 128
Рис. 129
Можно задать другое поле течений. Например, раскачивать воду с помощью большой ложки, надавливая ею на поверхность воды в центре сковороды. Тогда появится рисунок гряд, расположенных концентрическими кругами вокруг центра сковороды. (Для того чтобы сформировать рисунок, не обязательно все время раскачивать сковороду. Достаточно один раз раскачать воду, и рисунок успеет сформироваться за время затухания колебаний.)
Рассмотренные рисунки появились в резко анизотропном поле — частицы двигаются по дну лишь вдоль одного направления. Но можно задать и изотропное поле скоростей, при котором частицы равно смещаются во всех направлениях. Для этого надо, не меняя ориентации сковороды, двигать ее по окружности так, чтобы частицы на дне совершали круговые горизонтальные движения, и тогда на дне сковороды вы увидите рисунок пчелиных сот.
В заключение для самостоятельного анализа — еще один «сковородный» рисунок. Смажьте разогретую сковороду маслом, разлейте на нее тонким слоем тесто и понаблюдайте за дырочками, возникающими на поверхности. Не забудьте вовремя перевернуть и посмотрите на блин с обратной стороны.
Дороги, которые мы выбираем
Представим себе стекло аквариума, покрытое тонкой пленкой водорослей. По стеклу ползет «модельная улитка», соскабливающая и поедающая эту пленку. За ней остается полоска чистого стекла. Куда ползет улитка?
Выигрывают в конкуренции и продолжают существовать те организмы, которые наиболее активно поглощают ресурсы. Поэтому улитка должна двигаться в том направлении, где больше пищи. Это ее потенциал. Слой пищи на стеклах аквариума неравномерен, где-то он уже съеден другими улитками. Для улитки важны и факторы среды: температура воды, содержание кислорода, гарантированность от нападения хищников и т. п. Поэтому в итоге моллюск движется туда, где больше пищи, лучше условия и меньше опасность — туда, где выше суммарный потенциал жизнедеятельности. Если улитка не видит дальше собственного носа, то, наткнувшись на собственный или чужой след, она должна развернуться. При таком примитивном поведении следы, оставленные улиткой, в зависимости от особенностей потенциального рельефа при отсутствии микро- и макронеоднородностей будут похожи на структуры, изображенные на рис. 114—119. Чтобы выполнить такие рисунки, моллюск должен хорошо чувствовать градиент потенциала и уметь легко, без больших затрат энергии разворачиваться. В противном случае при тех же внешних условиях рисунки изменятся (ср. рис. 130 и 118).
Моллюск может оставлять два типа следов. Если слой пищи меньше порогового, при котором затраты энергии на ее сбор не компенсируются калорийностью нищи, то моллюск не кормится и оставляет лишь след передвижения. Этот след потенциал не разгружает. Как только потенциал превышает этот уровень, моллюск начинает кормиться и оставляет след поедания, разгружая в пределах следа потенциал, — появляется линия.
Рис. 130
Теперь представим себе человека, собирающего землянику. Допустим, в лесу он наткнулся на поляну, к центру которой количество ягоды увеличивается. Если человек в данный момент не имеет иных целей, кроме сбора ягод (как можно больше и быстрее), а вокруг много конкурентов, то, наткнувшись на поляну, он направится к ее центру, после чего, оставляя за собой выбранное пространство, по спирали будет отодвигаться к ее краю. В итоге, в зависимости от того, как человек двигался к центру поляны, собирая ягоды, — шагом или на корточках — на поляне останутся полосы сильно примятой травы, такие же, как на рис. 118.
Направление движения вершин трещин, складок определяется особенностями потенциала в непосредственной близости от вершины. Большинство же организмов «видят дальше». Поэтому направление их движения определяется значением потенциала в широком пространстве. Если улитка «видит» вдалеке область с высоким значением потенциала, то она направится туда, даже если прямо перед ней значения потенциала низкие. В этом случае, встретив свой след, она может его пересечь. Организм как бы интегрирует значения потенциала в различных направлениях и движется туда, где в сумме потенциал выше. В среднем при движении по этому пути величина разгрузки потенциала будет максимальна и соответственно максимально удовлетворены потребности. Потенциал жизнедеятельности может меняться во времени. Например, у животных активных в светлое время этот потенциал на территории вблизи убежища днем небольшой, но он резко возрастает здесь с приближением ночи.
Высшие организмы способны «смотреть вперед» не только в пространстве, но и во времени и соответственно интегрировать потенциал не только по направлению, но и по времени. Например, хищник, «зная», что в каком-то районе возрастает (допустим, к полудню) плотность его жертв, может направиться туда, хотя в данный момент (утром) потенциал там небольшой. Или, преследуя убегающую жертву, он движется не к ней, а к той точке, где, по его «расчетам», жертва будет находиться в скором времени. Чем выше организовано существо, тем в большей степени его поведение в данный момент обусловлено будущим прогнозным состоянием потенциального поля и тем по большему отрезку времени он интегрирует различные варианты движения и поведения.
Потребности могут быть разнообразные. Например, что движет туристом в незнакомой местности? Как вариант — он собирает эстетическую информацию и соответственно идет в том направлении, в котором имеются интересные объекты. В обобщенном потенциале потребностей в данное время это главный компонент. Ближе к вечеру турист также движется от одного интересного объекта к другому, но в целом его потенциальное поле резко воздымается вблизи от оставленной утром палатки, и, выбирая между несколькими объектами, турист пойдет к тому, который к ней ближе.
А теперь представим, что местность ему знакома, — он «видит» все потенциальное поле. Оно существует в виде модели его сознания. Возможно, местность туристу незнакома, но у него есть карта, это тоже модель пространства. В этих случаях турист, проинтегрировав ряд вариантов движения, выберет такой маршрут, который максимально удовлетворит его потребности. Каждый из этих вариантов или их отдельные участки, пусть и мысленно, турист проходит по своей модели потенциального поля, двигаясь в направлении максимальных значений потенциала. Если он любит заглядывать далеко вперед, то маршрут первого дня он составит так, чтобы в походах и в следующие дни максимально удовлетворять свои потребности. В итоге, в потенциальном поле туриста, заранее выбравшего маршрут, будет задан высокий гребень, по которому он и будет двигаться. В пути может выясниться, что представления о местности были неточны или ошибочны (местность со времени издания карты могла измениться). Изменение потенциального поля скажется на маршруте, он отклонится от этого гребня, будет спланирован по-новому. Сильно изменить потенциальное поле потребностей может обычный дождь.
Потенциальное поле и его разгрузка могут быть индивидуальными (например, турист разгружает только свои потребности) или быть общими для многих организмов, как пленка водорослей для моллюсков.
В зоне разгрузки величина потенциала со временем может вновь восстановиться — на поляне созревает новая ягода, стекло покрывается новой пленкой водорослей, туристу вновь захотелось увидеть маленькое лесное озеро. Или такой вариант — в поисках жертвы хищник движется в направлении, в котором вероятность встречи с ней наиболее велика. Разгрузка потенциала в данном случае выражается в том, что там, где только что прошел хищник, жертва не была обнаружена и соответственно вероятность ее встречи минимальна. Но по прошествии какого-то времени вероятность их появления здесь опять возрастет (чем активнее в передвижении жертва, тем это время короче), и хищник вновь может идти этим следом. Так может возникнуть охотничья тропа.