В начале июня 1944 года нацистские метеорологи предсказали, что погода у берегов Франции будет постоянно приносит штормовые ветры и бурное море, что помешает вторжению союзников в гитлеровскую "крепость Европу". Но союзники, стремившиеся проникнуть в великий германский Рейх, имели лучшее предсказание. Они прогнозируют узкое окно спокойных условий 6 июня, используя нарисованные от руки карты и редкие наблюдения за штормовой погодой в регионе. Так оно и было. Генерал Дуайт Эйзенхауэр отдал знаменитый приказ о вторжении 6 июня с целью ликвидации " нацистской тирании над угнетенными народами Европы.”
Это раннее предсказание погоды, каким бы впечатляющим оно ни было, было примитивным. За последние несколько десятилетий значительно улучшенные наблюдения за воздухом и океанами, которые используются в современных компьютерных симуляциях поведения атмосферы, произвели революцию в прогнозировании погоды. Да ведь Национальная метеорологическая служба с поразительной точностью анализирует количество осадков, выпавших в результате урагана Флоренс за пять дней до него. Сегодня мы не будем удивлены ураганом.
Однако почему должен существовать строгий лимит на предсказание погоды на день? Как может быть ограничен прогресс человечества и его понимание — искоренение оспы, создание суперкомпьютеров и отправка человечества на Луну? Оказывается, мы ограничены неугомонным агентом. Это называется хаос. Конечно, хаос можно до некоторой степени приручить, но не победить. Благодаря хаосу будущее не определено полностью.
В нашей Вселенной хаос является мощным свойством любой системы, которая развивается с течением времени. Хаос возникает в предсказании, когда небольшое неизвестное или ошибка усиливается. Это что-то вроде космического корабля, отправленного на Луну по слегка отклоняющейся траектории, в конечном итоге проплывающего мимо и в черный эфир космоса. Некоторые системы по своей природе более хаотичны, чем другие (орбита Луны сегодня, к счастью, довольно стабильна). Но атмосфера Земли-непрерывно эволюционирующая с поднимающимся, опускающимся и кружащимся воздухом-подготовлена к хаосу. Хаос процветает там, потому что атмосфера никогда не может быть полностью познана, доведена до совершенства. А почему бы и нет? На самом маленьком уровне невозможно точно знать, где находится атом и с какой скоростью он движется-это мощный физический закон, называемый “принципом неопределенности".- Более того, даже малейшее, незначительное, необнаружимое завихрение или возмущение в воздухе может кардинально изменить атмосферное будущее. Все это означает, что у нас никогда не будет всезнающего понимания всего, что разворачивается в бескрайнем, колеблющемся небе. Будут пробелы и неопределенности. И в конце концов, они разрушат предсказание.
- Буквальные вихри на ветру размером с ноготь большого пальца могут иметь эффект позже, - сказал Джадт. - Даже эта небольшая неопределенность будет нарастать и сделает прогноз непредсказуемым через две-три недели.”
- В каком-то смысле это умопомрачительно, - добавил он
Это обычно называют "эффектом бабочки", в связи с бабочкой, хлопающей своими нежными крыльями и инициирующей каскад атмосферных событий. "Люди думают, что это метафора”, - сказала Керри Эммануэль, ученый-атмосферист из Массачусетского технологического института. “Это не так. Это реально.”
Ведь в теплый солнечный день (когда атмосфера по своей природе более динамична и нестабильна, чем холодная, стабильная ночь) вы тоже можете размахивать руками снаружи и потенциально инициировать изменения в воздухе, которые изменят ход событий в атмосфере. “Каждый вносит свой вклад в хаос в разное время",-сказал Эммануэль, который отдельно обнаружил, что предел ежедневного прогноза погоды составляет около двух недель. ("Никто не претендует на то, что знает точное число”, - заметил Эммануэль.)
Нынешняя способность ученых лучше предсказывать ежедневные погодные явления (которые в настоящее время достигают примерно недели в будущем), безусловно, может улучшиться. Это увлекательная наука. Но хаос всегда царит примерно через две недели. Чтобы продемонстрировать этот любопытный предел, Джадт использовал тысячи процессоров в суперкомпьютере Шайенна в Вайоминге для создания современных моделей сложной, эволюционирующей атмосферы Земли. Он провел два 20-дневных моделирования: одно из реальных наблюдений, взятых из прошлого октябрьского дня, а другое-искусственное создание того же дня, модифицированное “крошечным, крошечным” изменением погоды. Небольшие события, такие как грозы, материализовались в разных местах в течение нескольких часов. Через шесть дней в разных местах появились большие погодные явления, от 100 до 1000 миль в поперечнике (например, системы высокого и низкого давления). Через две с небольшим недели эти две атмосферы уже не были похожи друг на друга.
В суперкомпьютере хаос поднял свою голову, а затем распространился