Ефектът на пеперудата – знаете ли какво точно означава?


Ефектът на пеперудата е израз употребен в една лекция. През 1972 година по време на 139-тата среща на Американската асоциация за научен напредък (American Association for the Advancement of Science) ученият Едуард Лоренц задал следния въпрос: „Махването на крилете на пеперуда в Бразилия води ли до торнадо в Тексас?“ Отговорът на този въпрос вероятно се различава от това, което сте чули за ефекта на пеперудата.

Теорията на хаоса на Едуард Лоренц

Лоренц бил професор по метеорология в Масачузетския институт. Концепцията станала известна по-късно като Ефектът на пеперудата е разработена от него, но той не възнамерявал да бъде приложена по всеизвестния днес начин. Всъщност той искал да предаде обратен възглед. Целта на провокативния му въпрос, който споменахме, е да илюстрира своя идея за сложните динамични системи. В общи линии тя гласи, че малките разлики в първоначалните условия могат да причинят сериозно различаващи се резултати от работата на системата като цяло. Поради тази чувствителност на системите, резултатите от тях са непредсказуеми.

През 1963 г. Лоренц публикува теоретично проучване на този ефект в базовата си книга „Детерминиран непериодичен поток”. Той заявява: „Един метеоролог отбеляза, че ако теорията е вярна, един размах на крилата на чайка би бил достатъчен, за да промени развоя на метеорологичната обстановка завинаги. Спорът все още не е приключил, но изглежда, че най-новите доказателства са в полза на чайките.”

Прозрението на Лоренц поставя под въпрос закони, въведени още през 1687 г. от сър Исак Нютон, които предполагат, че природата е вероятностна механична система, „Вселена на часовника“. Оспорва и Пиер-Саймън Лаплас, който твърди, че непредсказуемостта няма място във Вселената, като твърди, че ако знаем всички физически закони на природата, ще познаваме бъдещето толкова добре, колкото миналото.

Лоренц открива, че тези интерпретации на Вселената не могат да отчетат неточността при измерването на физическите явления. В същото време чрез един личен опит с компютърни модели установява, че дори най-слабото закръгляне на изходните данни води до голяма разлика в крайните резултати от изчисленията. Той забелязва, че взаимозависимите причинно-следствени връзки на природата са твърде сложни за разрешаване.

За да стигне до най-вероятните резултати за такива сложни системи като метеорологичните модели, той започва да използва набори от леко различаващи се начални условия за провеждане на паралелни метеорологични симулации. Този метод се използва и до днес за генериране на ежедневните прогнози за времето.

А идеята му става известна като теория на хаоса, който се прилага в математиката, както и в други точни и социални науки.

Употреба на фразата

Ефектът на пеперудата се отнася до идеята, че пърхането на крилата на пеперуда може да създаде малки промени в атмосферата, които в крайна сметка могат да променят пътя на торнадо или да забавят, да ускорят или дори да предотвратят появата на торнадо на друго място.

Пеперудата не създава торнадо сама по себе си, но терминът има за цел да подскаже, че движението на крилата ѝ може да причини торнадо, доколкото е част от първоначалните условия в сложна мрежа, в която един набор от условия води до торнадо, а друг набор от условия – не. Тоест ако пеперудата не размахва крилата си, траекторията на торнадото може се промени драстично, но също така е възможно ако пеперудата размаха крилата си, да стане част от необходимия набор условия, който води до торнадо.

В метеорологията

Ефектът на пеперудата е по-слабо популярен в метеорологията. Климатолозите Джеймс Анан и Уилям Коноли обясняват, че хаосът е важен при разработването на методи за прогнозиране на времето; моделите са наистина чувствителни към точността на първоначалните условия. Но те добавят: „Разбира се, съществуването на неизвестна пеперуда, която размахва крилата си, няма пряко влияние върху прогнозите за времето, тъй като ще отнеме твърде много време, за да може толкова малко смущение да нарасне до значителен размер, а ние имаме още много променливи, с които трябва да съобразяваме. Така че прякото въздействие на такова явление върху прогнозата за времето често е донякъде погрешно.”

В квантовата механика

Потенциалът за чувствителна зависимост от първоначалните условия (ефектът на пеперудата) е проучен в редица случаи в полукласическа и квантова физика. Някои автори твърдят, че експоненциална зависимост от първоначалните условия не се очаква при чиста квантова обработка.

Други автори предполагат, че ефектът на пеперудата може да се наблюдава в квантовите системи. Докато класическият ефект на пеперуда отчита ефекта на малка промяна в позицията и/или скоростта на обект в дадена хамилтонова система, квантовият ефект на пеперудата отчита ефекта на малка промяна в хамилтоновата система с дадено начално положение и скорост . Този квантов ефект на пеперудата е доказан експериментално.

В културата

Ефектът на пеперудата е употребен като израз в класическия разказ на Рей Бредбъри „Гръмна гръм“ и всъщност предхожда появата на теорията на хаоса и “официалната” поява на термина. В този разказ героят Екелс пътува във времето, а случайното убийство на пеперуда променя бъдещето му.

Съвременната култура често стъпва на тези взаимосвързани понятия: ефекта на пеперудата, теорията на хаоса, детерминизма, свободната воля, пътуването във времето. В резултат създава не само чудесни литературни образци, но и брилянтни филми като “Чудесен живот”, „Дони Дарко” и едноименния „Ефектът на пеперуда”, които изследват сложността на причината и следствието.

Все пак художествените произведения са склонни да разглеждат символичната пеперуда като причина за ефекта, а не като малък детайл в общата цялост на нещата.

Ефектът на пеперудата в икономиката

Пазарите са по същество хаотични системи, които се влияят от малки промени. Това затруднява прогнозирането на бъдещето, тъй като успехите и неуспехите на бизнеса могат да изглеждат случайни. Периодите на икономически растеж и спад се появяват сякаш от нищото. Това е резултат от разрастващото се въздействие на детайли в условията, което всъщност е икономическият еквивалент на ефекта на пеперудата.

Ефектът на пеперудата в историята

Съществуват много примери в световната история, когато един малък детайл е довел до огромна промяна в хода на събитията. Ето няколко примера:

  • Ефектът на пеперудата и бомбардировката на Нагасаки. Всъщност планът е бил да се бомбардира град Куроко, но лошите метеорологични условия над града не позволяват това да се случи. Така пилотите решават да хвърлят бомбата над Нагасаки, над който е нямало облаци.
  • Ефектът на пеперудата и убийството на ексехерцог Франц Фердинанд. След провален първи опит за убийството му, във фаталния ден Фердинанд е трябвало да пътува по различен маршрут. Но шофьорът не разбира за това и пътува по първоначално планирания. В резултат на този пропуск херцогът и съпругата му са убити и това слага началото на Първата световна война.
  • Ефектът на пеперудата и Кубинската ракетна криза. Всички ние вероятно дължим живота си на един-единствен офицер от руския флот на име Василий Архипов, „човекът, спасил света“. Той упражнява ветото си и отменя заповед на капитана си и да изстреля атомно торпедо, което би създало ядрени облаци над Москва, Лондон, Източна Англия и Германия.

Популярни изрази

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *