Эффект бабочки — это реальность? Ответ может вас удивить.
Метафора звучит так:
«Вызывает ли взмах крыльев бабочки в Бразилии торнадо в Техасе?»
Это не означает, что это действительно может произойти, просто небольшое событие, подобное этому, в нужное время и в нужном месте, теоретически может вызвать ряд событий, которые в конечном итоге приведут к формированию урагана на Земле. другая сторона света.
Это было придумано неким Эдвардом Лоренцем почти 45 лет назад во время 139-го собрания Ассоциации содействия развитию науки. Это оказалось бы очень популярным и с тех пор было принято массовой культурой.
Лоренц был профессором метеорологии в Массачусетском технологическом институте. Он разработал эту концепцию, но на самом деле никогда не намеревался применять ее так, как она слишком часто использовалась.
Хотя это звучит немного нелепо как концепция, ее не следует воспринимать буквально. Метафора « Эффект бабочки » просто предназначена для демонстрации того, что небольшие незначительные события могут со временем привести к значительным результатам.
Иными словами, небольшие отклонения в начальных условиях могут оказывать глубокое и сильно различающееся влияние на систему. Такие хаотические системы непредсказуемы по самой своей природе.
Эта идея стала основой для раздела математики, известного как Теория Хаоса , который применялся в бесчисленных сценариях с момента его появления.
Эта отрасль математики поставила под сомнение некоторые фундаментальные законы физики. В частности те, которые были предложены сэром Исааком Ньютоном о механической и предсказуемой природе Вселенной
Точно так же Лоренц бросил вызов Пьеру-Симону Лапласу, который утверждал, что непредсказуемости нет места во Вселенной, утверждая, что если бы мы знали все физические законы природы, то «ничто не было бы неопределенностью и будущее, как и прошлое, было бы настоящим для всех».
Лоренц сразу же указал на одну из основных проблем, с которыми мы сталкиваемся, — это неточный характер наших измерительных устройств для таких вещей, как физические явления. Следовательно, все, на что мы можем когда-либо надеяться, — это сделать обоснованное предположение или приблизительное приближение к событиям.
Это особенно верно для очень сложных систем, таких как погодные условия. В то время как теории в других областях науки, таких как физика , пытаются моделировать природу, в реальной жизни они представляют собой сложные системы.
Большинство вещей в природе, как правило, являются результатом множества взаимосвязанных и взаимозависимых причинно-следственных связей. Это означает, что они ошеломляюще сложны и, вероятно, никогда не могут быть адекватно разрешены на практике.
Что такое эффект бабочки для чайников?
Первое, что нужно понять, это то, что « эффект бабочки » — это просто метафора области математики, называемой теорией хаоса.
По сути, теория хаоса — это наука о неожиданностях, нелинейности и непредсказуемости. Теория учит любого, кто ее изучает, что мы должны ожидать неожиданного.
В этом смысле она прямо контрастирует с большинством других областей науки, которые, как правило, имеют дело с предсказуемыми закономерностями, чтобы обеспечить точные предсказания вещей.
Ведь воспроизводимость и достоверность научного принципа — одна из его основ. Фундаментальные вещи, такие как гравитация, электричество и химические реакции, являются яркими примерами.
СВЯЗАННЫЕ С: 5 ПОТРЯСАЮЩИХ ФАКТОВ О ГРАВИТАЦИИ
Теория хаоса в данном случае просит нас выбросить из окна идею о возможности предсказывать вещи с какой-либо реальной уверенностью — по крайней мере, для очень сложных систем. Он имеет дело с нелинейными явлениями, которые по самой своей природе невозможно предсказать или контролировать с какой-либо реальной уверенностью.
Просто слишком непрактично знать каждую точку данных в системе с идеальной точностью. Кроме того, мы не можем вернуться в самое начало времени, чтобы записывать и отслеживать каждую точку данных.Мы просто не можем знать все или даже надеяться на это.
По сути, мы можем сделать лишь приблизительное предположение о таких вещах. Мы никогда не можем быть правы на 100%, поскольку даже небольшие начальные различия могут значительно исказить результат, поскольку ошибки любой модели, уравнения или алгоритма будут накапливаться с течением времени
Турбулентность, погода и даже фондовый рынок являются такими системами.
«Насколько законы математики относятся к реальности, они не точны, а поскольку они точны, они не относятся к реальности». - Альберт Эйнштейн
Многие природные объекты также имеют тенденцию показывать результаты сложных взаимодействий, которые привели к их созданию. Такие вещи, как ландшафты, облака, деревья и речные системы, обладают так называемыми фрактальными свойствами.
Фракталы — это бесконечные паттерны , которые имеют тенденцию быть бесконечно сложными, но также имеют тенденцию быть самоподобными в разных масштабах. Они создаются путем многократного повторения простого процесса в цикле обратной связи.
Движимые рекурсией фракталы — это образы динамических систем — образы Хаоса. Если вы внимательно посмотрите на природу, то быстро обнаружите, что это очень распространенное явление
онимая, что наши экосистемы, наши социальные системы и наши экономические системы взаимосвязаны, мы можем надеяться избежать действий, которые могут нанести ущерб нашему долгосрочному благополучию.
Каково происхождение «Эффекта бабочки»?
« Эффект бабочки» не является чем-то самостоятельным. Это просто метафора принципа теории хаоса.
С технической точки зрения это « чувствительная зависимость от начальных условий».
Этот термин часто приписывают Эдварду Лоренцу , который написал об этом в статье 1963 года в Нью-Йоркской академии наук. Но с тонкой разницей:
«Один метеоролог заметил, что если бы теория была верна, одного взмаха крыльев чайки было бы достаточно, чтобы навсегда изменить курс погоды».
Ко времени его печально известного выступления в 1972 году в Американской ассоциации содействия развитию науки в Вашингтоне, округ Колумбия. К этому времени чайка была заменена ставшей культовой бабочкой
Весь принцип родился из шока, который Лоренц испытал, когда пытался запустить некоторые модели погоды с использованием детерминированных уравнений на суперкомпьютере.
Теоретически должно быть довольно просто ввести измеримые факторы , такие как температура, давление и скорость ветра, и заставить суперкомпьютер выполнить некоторую обработку чисел, чтобы предсказать погоду в будущем.
Он ввел начальный набор данных, включил компьютер и стал ждать распечатки. Поместив вывод рядом с машиной, он решил повторно ввести часть данных и запустить программу подольше.
Но результаты у них сильно отличались. Вскоре он понял, что допустил очень незначительную ошибку при вводе данных во втором прогоне, что привело к совершенно другому результату.
Он ввел начальное условие 0,506 из распечатки вместо того, чтобы ввести значение полной точности 0,506127 .
Лоренца осенило, и родилась целая новая область математики — Теория Хаоса.
Лоренц умер в 2008 году, и ясно, что его неизменный вклад в наше понимание сложных систем был важным