Хаос вызывает в памяти образы динозавров, разбушевавшихся в "Парке Юрского периода", или моей маленькой сестры, разбушевавшейся в гостиной.
В хаотичном мире никогда не знаешь, чего ожидать. Все время что-то происходит, движимое любыми случайными импульсами.
Но хаос имеет более глубокое значение в связи с физикой и климатологией, связанное с тем, что определенные системы - такие как погода или поведение малышей - принципиально непредсказуемы.
Ученые определяют хаос как усиленный эффект крошечных изменений в настоящий момент, которые приводят к долгосрочной непредсказуемости. Представьте два почти одинаковых сюжета. В одной версии два человека сталкиваются на вокзале, а в другой поезд прибывает на 10 секунд раньше, и встреча не происходит. С этого момента две сюжетные линии могут быть совершенно разными.
Обычно эти мелкие детали не имеют значения, но иногда крошечные различия приводят к последствиям, которые продолжают усугубляться. И именно это усугубление приводит к хаосу.
Шокирующая серия открытий в 1960-х и 70-х годах показала, как легко создать хаос. Ничто не может быть более предсказуемым, чем маятник дедушкиных часов. Но если отделить маятник на полпути вниз, добавив еще одну ось, качание становится дико непредсказуемым.
Хаос отличается от случайности
В чем разница между колодой карт и погодой? Вы не можете предсказать свою следующую руку в покере - если бы вы могли, вас бы выгнали из казино - в то время как вы, вероятно, можете угадать завтрашнюю погоду. Но как насчет погоды через две недели? Или через год?
Случайность, как карты или кости, непредсказуема, потому что у нас просто нет нужной информации. Хаос находится где-то между случайностью и предсказуемостью. Отличительной чертой хаотических систем является предсказуемость в краткосрочной перспективе, которая быстро разрушается со временем, как в речных порогах или экосистемах.
Почему теория хаоса имеет значение
Исаак Ньютон представлял себе физику как набор правил, управляющих вселенной с часовым механизмом - правил, которые, будучи приведенными в движение, приводят к заранее определенному результату. Но теория хаоса доказывает, что даже самые строгие правила и почти совершенная информация могут привести к непредсказуемым результатам.
Это понимание имеет практическое применение для решения вопроса о том, какие вещи вообще можно предсказать. Хаос - это то, почему ни одно приложение не может сказать вам погоду через две недели - это просто невозможно узнать.
С другой стороны, более широкие прогнозы все же возможны. Мы не можем предсказать погоду через год, но мы все равно знаем, какая погода в это время года. Таким образом, климат может быть предсказуем даже тогда, когда погода не предсказуема. Теории хаоса и случайности помогают ученым разобраться, какие виды предсказаний имеют смысл, а какие нет.