Теорија хаоса упозорава да ће врло мале почетне варијације током времена онемогућити предвиђања. У принципу, Њутнови закони кажу да, ако имате савршене податке, можете да направите предвиђања. Али у пракси, теорија хаоса нам говори да, пошто је немогуће имати савршене податке, после одређеног времена постаје немогуће правити предвиђања.
Замислите да шетате улицом и одједном се сагнете да бисте везали пертлу која се олабавила. Иза је човек који хода с врелом кафом у руци и не примећује да сте стали, налеће на вас, просипа кафу по руци, опече се и мора на у болницу. Човек с кафом је пилот и због несреће не може на планирани лет. Лет је одложен. Једна од путница на том лету је морала да оде на разговор за посао и, пошто није стигла на време, остала је без ангажмана. У другом случају, мушкарац није отишао на венчање и оставио је младу да стоји испред олтара. А ту су били брат и сестра који су желели да се опросте од болесне баке.
Да ли сте свесни хаоса који сте направили?
Тај наизглед безначајан детаљ, чињеница да сте везали пертлу баш ту и тада, изазвала је низ догађаја сасвим другачијих од онога што су сви очекивали. Али не брините, ако вам се то деси у стварном животу, не очајавајте. Оно што се догодило није ништа друго до теорија хаоса и њен ефекат лептира. Ова два концепта постоје у нашем свакодневном животу, помажу нам да схватимо како универзум функционише. Служе као основни принцип за развој нових технологија и њихову примену у различитим областима знања.
О чему се ради?
Ефекат лептира
Ефекат лептира је инспирисао писце, редитеље, уметнике, па и научнике.
Године 1952, научнофантастични писац Реј Бредбери објавио је кратку причу „Звук грмљавине”. У причи главни јунак згази лептира, а овај детаљ има далекосежне последице, толике да на власт доводи чак фашистичког лидера. Године 1961, оно што је до тада била фикција, постало је научна стварност.
Те године метеоролог Едвард Лоренц радио је на математичком моделу прогнозе времена. Унео је податке као што су температура, влажност, притисак и правац ветра у рачунар и посматрао резултате. Потом је поново увео податке да би проверио резултате које је први пут добио. Неочекивано, иако је други пут уписао исте податке, добио је потпуно другачију временску прогнозу од прве.
На почетку су две прогнозе биле сличне, али како је модел временом напредовао, резултати су постајали различитији.
Шта се десило?
Драстична разлика између два предвиђања постоји због чињенице да је други пут Лоренцов рачунар заокруживао податке. Схватио је да неколико наизглед безначајних десетина може временом донети огромне промене. Лоренц је то упоредио с ветром који махањем крилима праве лептирићи у Бразилу, а у Тексасу то може да изазове торнадо.
Тако је настала теорија хаоса и ефекта лептира, што показује да веома мале варијације које могу да делују безазлено, доносе огромне промене током времена.
А то ствара осећај хаоса.
Теорија хаоса
Теорија хаоса представљала је велики изазов за класичну физику, која је вођена Њутновом законима. Према тим законима, ако су познати почетни услови објекта, његово будуће понашање може се предвидети с релативном лакоћом. Другим речима, то су детерминистички закони. Захваљујући Њутну, на пример, могуће је предвидети кретање планета или путању лопте.
Међутим, теорија хаоса упозорава да ће врло мале почетне варијације током времена онемогућити предвиђања. У принципу, Њутнови закони кажу да, ако имате савршене податке, можете да направите предвиђања. Али у пракси, теорија хаоса нам говори да, пошто је немогуће имати савршене податке, после одређеног времена постаје немогуће правити предвиђања.
„Тeорија хаоса је револуционарна, јер каже да чак и за Њутнову физику постоје случајеви у којима је, у принципу, детерминизам тачан, али где се, у пракси, систем понаша на тако непредвидљив начин”, каже Пол Халперн, професор физике на Универзитету у Филаделфији.
Хаос, али не и поремећај
Теорија хаоса је принцип који се односи на оно што математичари називају „динамички системи”. Динамички систем је скуп догађаја који се временом мењају или развијају, као што су временски услови или становништво града. Kада је такав систем веома осетљив на варијације у почетним условима, он се зове хаотичан систем. Иако хаос чини да ствари изгледају насумично, неуредно или непредвидиво, истина је да он ствара обрасце.
Kолико год то изгледало хаотично, систем следи путању ка одређеним тачкама. Те тачке према којима се систем креће зову се атрактори. У Лоренцовом случају, на пример, калкулације које је користио за модел створиле су шаблон који је случајно личио на крила лептира. Низ атрактора једног система формира фрактале.
Фрактали
Фрактал је нешто што је „слично самом себи”, објашњава Халперн. То је математички објекат у којем, ако пажљиво погледате фрагмент, тај део изгледа као цео објекат. „Савршен фрактал је онај који када зумирате видите исто као и када га одзумирате. Неки од атрактора изгледају као фрактали.”
Достићи границу
У свакодневном животу, теорија хаоса „помаже нам да знамо границе нашег знања”, наставља Халперн. У метеорологији, на пример, корисно је знати када временске прогнозе почињу да губе тачност. Халперн, такође, помиње да концепт модела које су креирали атрактори служи као основа за медицинска истраживања.
У тим истраживањима је циљ да се направе предвиђања о томе шта би могло да се деси са здрављем особе из добијених података. Фрактали се користе у развоју дигиталне технологије, телекомуникација, производњи слика високе резолуције, па чак и у развоју космолошких модела. А ако одемо даље, теорија хаоса доводи нас до егзистенцијалних питања.
„То нам показује да, иако имамо савршен детерминизам, постоје празнине у нашем знању, у предвиђању будућности”, закључује Пол Халперн.
За неке је то аргумент да докажу да слободна воља постоји, али то би била хаотичнија расправа.
(BBC News на српском)
