Будущие события в сложной, динамической, нелинейной системе определяются их начальными условиями. В таких случаях зависимость событий от начальных условий весьма чувствительна. Эта тонкая чувствительность способна привести к очень большим различиям в будущих результатах и поведении, в зависимости от фактических начальных условий и их траектории во времени - как последующие события нелинейно каскадируются и непредсказуемо разветвляются по потенциальным мириадам путей. Эта идея лежит в основе так называемой "Теории хаоса".
Данный эффект может проявляться в широком спектре дисциплин, включая естественные, экологические, социальные, медицинские и компьютерные науки (включая искусственный интеллект), математику и моделирование, инженерию и философию среди прочих. Чувствительность к исходным условиям подразумевает, что конечные, долгосрочные результаты или события в значительной степени непредсказуемы, однако это не значит, что они случайны - это важная разница. Хаос - это не случайность и не беспорядок. Между хаосом и детерминизмом нет противоречия или непоследовательности. Скорее, остаётся причинно-следственная - т.е., детерминированная связь между этими начальными условиями и последующими событиями, даже после расширяющегося течения времени, в течение которого большие нелинейные неустойчивости и возмущения расширяются экспоненциально. Следствие становится причиной, причина становится следствием, которое становится причиной, и так до бесконечности.
Соответственно, будущее поведение динамической, нелинейной системы полностью определяется её начальными условиями, даже если траектории отношений, которые быстро становятся массово сложными с помощью таких факторов, как дивергенция, повторение и обратная связь, могут не отслеживаться. Отсюда следует, что не только будущее непредсказуемо, но и прошлое. История также не поддаётся полному пониманию и реконструкции, учитывая умопомрачительное ветвление событий, происходящих на протяжении десятилетий, столетий и тысячелетий. Наша жизнь постоянно демонстрирует эти принципы: долгосрочные последствия начальных условий для сложных, динамичных социальных, экономических, экологических и педагогических систем, если привести лишь несколько примеров, также подвержены хаосу и непредсказуемости.
Таким образом, теория хаоса описывает поведение систем, которые невозможно предсказать или контролировать. Эти процессы и явления были описаны уникальными свойствами фрактальных паттернов, подобных приведённому выше - графически продемонстрированными, например, нервными путями, морскими раковинами, папоротниками, кристаллами, деревьями, сталагмитами, реками, снежинками, каньонами, молниями, павлинами, облаками, береговыми линиями и мириадами других природных явлений. Фрактальные паттерны, через их разветвлённую и рекурсивную форму (повторяющуюся снова и снова), предлагают нам графический, геометрический образ хаоса. Они отражают бесконечную сложность не только природы, но и сложных нелинейных систем в целом, включая искусственные, такие как расширяющиеся города и транспортные потоки. Даже крошечные ошибки в измерении состояния сложной системы становятся мега-усиленными, что делает прогноз ненадёжным, даже невозможным, в долгосрочной перспективе. По словам физика XX века Ричарда Фейнмана: "Пытаюсь понять, как работает природа . . . прекрасные канаты логики, по которым нужно идти, чтобы не ошибиться в предсказании того, что произойдет".
Тонкая чувствительность к начальным условиям метафорически описывается как "Эффект бабочки". Этот термин стал известен математику и метеорологу Эдварду Лоренцу в 1972 году в статье, в которой он задался вопросом: "Может ли взмах крыльев бабочки в Бразилии - якобы незначительное изменение начальных условий в пространстве-времени - вызвать торнадо в Техасе, что является массивным последующим результатом, вытекающим из сложной (непредсказуемой) последовательности событий?" Как предсказывал Аристотель: "Наименьшее начальное отклонение потом умножается в тысячу раз".
Работа Лоренца, которая случайно привела к такому пониманию и демонстрации теории хаоса, относится к предыдущему десятилетию. В 1961 году (в эпоху ограниченных компьютерных возможностей) он проводил исследование прогноза погоды, используя компьютерную модель для своих симуляций. Желая снова запустить свою симуляцию, он округлил переменные от шести до трех цифр, предполагая, что такое крошечное изменение не может иметь значения для результатов - ожидание здравого смысла в то время. Однако, к удивлению Лоренца, компьютерная модель привела к предсказаниям погоды, которые радикально отличались от первого прогона - тем более, чем дольше модель работала с использованием слегка усечённых начальных условий. Это счастливое событие, хотя поначалу и не привлекло особого внимания ученых коллег Лоренца, в конце концов создало почву для теории хаоса.
Вклад Лоренца определил классические законы природы, представленные Исааком Ньютоном, чьи математические принципы натурфилософии триста с лишним лет назад лихо изложили хорошо упорядоченную механическую систему, эпически сводящую вселенную к "заводной" точности и предсказуемости. Она обеспечила нам и до сих пор обеспечивает достаточно работоспособное приближение к миру, в котором мы живем.
В предыдущих описаниях не учитывалась неопределенность и непредсказуемость. Тем не менее, важное исключение из детерминизма потребовало бы выхода за пределы макроскопических систем классического мира в микроскопические системы квантово-механического мира, где преобладает индетерминизм (вероятность). Сегодня некоторые люди интерпретируют классическую цепочку причин и следствий и точность, подобную часовому механизму, как, возможно, указывающую на первопричину в виде некоего конечного конструктора Вселенной или, проще говоря, предопределяющего, как должна разворачиваться история Вселенной.
Дело не в том, как некоторые слишком амбициозно полагают, что всё, что нужно человечеству - это стать умнее в приобретении более глубокого понимания и отбросить любое понятие ограничений, чтобы сделать все предсказуемым. В соответствии с этим рассуждением голландский мыслитель XVIII века Барух Спиноза утверждал: "В природе нет ничего случайного. Вещь кажется случайной только через неполноту нашего знания".
Понравилась статья?
Тогда не забудь поддержать меня лайком и подпиской :)
