Hvad er kaosteori?
Kaosteori refererer til adfærden i visse bevægelsessystemer, såsom havstrømme eller befolkningsvækst, for at være særlig følsom over for små ændringer i startbetingelser, der resulterer i drastisk forskellige resultater. I modsætning til hvad det indebærer i almindelighed, betyder kaosteori ikke, at verden er metaforisk kaotisk, og den henviser heller ikke til entropi, hvor systemer naturligt har tendens til uorden. Chaos teori bygger på usikkerheden i målinger, præcisionen af forudsigelser og den ikke-lineære opførsel af tilsyneladende lineære systemer.
Før kvantemekanik var kaosteori den første "underlige" idé om fysik. I 1900 tænkte Henri Poincaré på forholdet mellem værdier på forskellige tidspunkter i et system, hvis generelle opførsel kunne forudsiges nøjagtigt, såsom en planet i bane. Han indså, at en måling, som position, hastighed eller tid, aldrig kan nøjagtigt fastlægges, fordi ethvert instrument, der muligvis kunne udvikles, ville have en grænse for dens følsomhed. Det vil sige, ingen måling er uendeligt præcis.
Poincaré vidste, at bevægelse er deterministisk beskrevet af en række ligninger, der nøjagtigt kan forudsige ting som hvor en bold ender, hvis den rulles ned ad en rampe. Han teoretiserede imidlertid, at en lille forskel i startbetingelser, baseret på næsten ubetydelige variationer i en måling som masse, kunne resultere i to helt forskellige makroskopiske resultater langt, langt i fremtiden. Denne teori blev kaldt dynamisk ustabilitet, og senere videnskabsmænd bekræftede ægtheden af hans ideer.
Kaosteori studerer derfor, hvordan organiserede, stabile systemer ikke altid kan give meningsfulde forudsigelser i meget senere tid, selvom kortsigtet adfærd mere nøje følger forventningerne. Faktisk kan enhver forudsigelse, det giver, være så vildt divergerende, at de ikke er bedre end gæt. Det er modsat, at en mere præcis værdi ikke giver en mere præcis output.
Snowball-effekten af et minuts ændring under indflydelsesrige omstændigheder benævnes sommerfugleeffekten. Denne metafor antyder, at en sommerfugl, der flapper med vingerne, en næsten umærkelig indflydelse, kan bidrage til udviklingen af en orkan på den anden side af kloden. Edward Lorenz foretog de første computersimuleringer i 1960'erne, der demonstrerede dynamisk ustabilitet med faktiske ligninger og data.
De oprindelige forhold kan ikke udledes af senere forhold og heller ikke omvendt i flere vigtige systemer, såsom atmosfærisk tryk og havstrømme, der bidrager til vejr og klima. Dette er ikke kun et virkelighedsscenarie, der stammer fra noget som for få termometre i havet. Kaosteori er en verificerbar, matematisk konsistent teori, der viser, at til tider stadig mere præcise målinger, der er tilsluttet ligninger, ikke giver stadig mere præcise forudsigelser, men snarere sådanne ekstreme divergerende værdier, at de praktisk talt er ubrugelige.
Nogle fysikere arbejder på forbindelser mellem denne tilsyneladende tilfældighed og storskala struktur. De undersøger mønstre i globalt klima, massedistribution af galakser i superklynger og befolkningsvariation på en geologisk tidsskala. De antager, at på makroskopisk plan er visse former for organisering og konsistens kun blevet muliggjort gennem forstyrrelsen og inkonsekvensen i kaosteori.