Co je to teorie chaosu?

Teorie chaosu se týká chování určitých systémů pohybu, jako jsou oceánské proudy nebo růst populace, aby byly zvláště citlivé na malé změny v počátečních podmínkách, které vedou k drasticky odlišným výsledkům. Na rozdíl od toho, co to znamená hovorově, teorie chaosu neznamená, že svět je metaforicky chaotický, ani se neodkazuje na entropii, kterou systémy přirozeně mají tendenci k poruchám. Teorie chaosu se spoléhá na nejistotu vlastní měřením, přesnost předpovědí a nelineárním chování zdánlivě lineárních systémů.

Před kvantovou mechanikou byla teorie chaosu první „divná“ myšlenka fyziky. V roce 1900 Henri Poincaré přemýšlel o vztahu mezi hodnotami v různých časových bodech systému, jehož obecné chování lze přesně předvídat, jako je planeta na oběžné dráze. Uvědomil si, že měření, jako je poloha, rychlost nebo čas, nikdy nelze přesně určit, protože každý nástroj, který by mohl být vyvinutLD má limit na svou citlivost. To znamená, že žádné měření není nekonečně přesné. Teorizoval však, že malý rozdíl v počátečních podmínkách, založený na téměř nevýznamných změnách měření, jako je hmota, by mohl vést ke dvěma zcela odlišným makroskopickým výsledkům daleko, daleko v budoucnu. Tato teorie byla nazývána dynamická nestabilita a později vědci potvrdili pravdivost jeho nápadů.

Teorie

Teorie chaosu proto studuje, jak organizované a stabilní systémy nemohou vždy přinést smysluplné předpovědi na mnohem pozdější čas, i když krátkodobé chování těsněji dodržuje očekávání. Ve skutečnosti by jakékoli předpovědi, které přináší, mohou být tak divoce odlišné, že nejsou o nic lepší než odhady. To jekontraintuitivní, že přesnější hodnota by nepřinesla přesnější výstup.

Účinek sněhové koule za minutovou změnu za vlivných okolností se označuje jako motýl. Tato metafora naznačuje, že motýl mávající křídla, téměř nepostřehnutelný vliv, by mohl přispět k rozvoji hurikánu na druhé straně světa. Edward Lorenz provedl první počítačové simulace v 60. letech, které prokázaly dynamickou nestabilitu se skutečnými rovnicemi a daty.

Počáteční podmínky nelze odvodit z pozdějších podmínek, ani naopak, v několika důležitých systémech, jako je atmosférický tlak a oceánské proudy, které přispívají k počasí a klimatu. Nejedná se pouze o scénář v reálném životě, který vyplývá z něčeho jako příliš málo teploměrů v oceánu. Teorie chaosu je ověřitelná, matematicky konzistentní teorie, která ukazuje, že někdy stále přesnější měření zapojená do rovnic nepřináší stále přesnějšípředpovědi, ale spíše takové extrémní odlišné hodnoty, že jsou prakticky zbytečné.

Někteří fyziky pracují na souvislostech mezi touto zdánlivou náhodností a rozsáhlou strukturou. Vyšetřují vzorce v globálním klimatu, hromadné distribuce galaxií v superklusterech a změny populace v geologickém časovém měřítku. Předpokládají, že na makroskopické úrovni byly určité druhy organizace a konzistence možné pouze prostřednictvím poruchy a nekonzistence teorie chaosu.