Vad är kaosteori?

Kaosteori hänvisar till beteendet hos vissa rörelsessystem, som havströmmar eller befolkningsökning, för att vara särskilt känsliga för små förändringar i startförhållanden som resulterar i drastiskt olika resultat. Till skillnad från vad det innebär i grupp, betyder inte kaosteorin att världen är metaforiskt kaotisk, och den hänvisar inte heller till entropi, där system naturligtvis tenderar mot störningar. Kaosteori bygger på osäkerheten i mätningar, precisionen i förutsägelser och det icke-linjära beteendet hos till synes linjära system.

Innan kvantmekanik var kaosteori den första "konstiga" idén om fysik. 1900 tänkte Henri Poincaré på förhållandet mellan värden vid olika tidpunkter i ett system vars allmänna beteende kunde förutsägas exakt, till exempel en planet i omloppsbana. Han insåg att en mätning, som position, hastighet eller tid, aldrig kan fastställas exakt eftersom varje instrument som eventuellt skulle kunna utvecklas skulle ha en gräns för dess känslighet. Det vill säga, ingen mätning är oändligt exakt.

Poincaré visste att rörelse är deterministiskt beskrivet av en serie ekvationer som exakt kan förutsäga saker som var en boll kommer att hamna om den rullas nedför en ramp. Han teoretiserade emellertid att en liten skillnad i initiala förhållanden, baserat på nästan obetydliga variationer i en mätning som massa, kunde resultera i två helt olika makroskopiska resultat långt, långt i framtiden. Denna teori kallades dynamisk instabilitet och senare bekräftade forskare sanningen av hans idéer.

Kaosteori studerar därför hur organiserade, stabila system inte alltid kan ge meningsfulla förutsägelser för en mycket senare tid, även om kortsiktigt beteende närmare följer förväntningarna. Faktum är att alla förutsägelser som den ger ger kan vara så vitt avvikande att de inte är bättre än gissningar. Det är motsatt att ett mer exakt värde inte skulle ge en mer exakt utgång.

Snöbolleffekten av en minuts förändring under inflytelserika omständigheter kallas fjärilseffekten. Denna metafor föreslår att en fjäril som viftar med vingarna, ett nästan omöjligt inflytande, kan bidra till utvecklingen av en orkan på andra sidan världen. Edward Lorenz gjorde de första datorsimuleringarna på 1960-talet som visade dynamisk instabilitet med faktiska ekvationer och data.

De ursprungliga förhållandena kan inte uttalas från senare förhållanden, och inte tvärtom, i flera viktiga system, såsom atmosfärstryck och havströmmar som bidrar till väder och klimat. Detta är inte bara ett verkligt scenarie som är resultatet av något som för få termometrar i havet. Kaosteori är en verifierbar, matematisk konsekvent teori som visar att ibland allt mer exakta mätningar kopplade till ekvationer inte ger allt mer exakta förutsägelser, utan snarare sådana extrema divergerande värden att de är praktiskt taget värdelösa.

Vissa fysiker arbetar med kopplingar mellan denna till synes slumpmässiga och storskaliga struktur. De undersöker mönster i globalt klimat, massfördelning av galaxer i superkluster och befolkningsvariationer på en geologisk tidsskala. De antar att på makroskopisk nivå har vissa typer av organisation och konsistens endast möjliggjorts genom störning och inkonsekvens i kaosteorin.

ANDRA SPRÅK

Hjälpte den här artikeln dig? Tack för feedbacken Tack för feedbacken

Hur kan vi hjälpa? Hur kan vi hjälpa?