М атематиците често определят теорията на хаоса като очарователно противоречие. С нейна помощ те се опитват да предвидят поведението на системи, които на пръв поглед изглеждат напълно непредсказуеми. Наистина ли редът и хаосът са две диаметрално противоположни понятия? Възможно ли е те да съществуват едновременно? И дали редът в малък мащаб може да произведе хаос в по-голям мащаб? Това са част от въпросите, на които учените се опитват да отговорят с помощта на теорията.

Ефектът на пеперудата

Описана накратко, теорията на хаоса представлява дял от математиката, който разглежда как поведението на сложните динамични системи зависи от първоначалните им условия. Една от най-често използваните аналогии е тази за т. нар. ефект на пеперудата. Той обяснява как една наглед малка промяна може да окаже огромно въздействие върху цялата система. Според въпросната идея, ако пеперуда размаха своите крила в определен отрязък от време и пространство, това би създало точните условия за, да речем, образуването на мощен ураган в друга, отдалечена част на нашата планета.

Неин създател е Едуард Лоренц, който през 1961 г. открил определени аномалии, докато проверявал метеорологични доклади на компютър. Той установил нещо изненадващо – прогнозите за времето се различавали значително въз основа на малки вариации във входните данни (например, когато били използвани числа, закръглени до три десетични знака, а не до шест). Експертите смятали, че подобни малки разлики няма как да доведат до сериозна промяна в крайните резултати. Лоренц, обаче, доказал, че въздействието им всъщност е много по-голямо, отколкото се предполагало. Той обобщил заключенията си по следния начин: „Хаос: когато настоящето определя бъдещето, но приблизителното настояще не определя приблизително бъдеще“.

Ефектът на пеперудата може да бъде забелязан по време на игра на билярд. Колкото и да се стараете първият ви удар винаги да е еднакъв, това на практика е невъзможно. Дори и най-малката промяна в скоростта или силата, която прилагате, ще има сериозни последици и топките ще се разпръскват по различен начин всеки път. Тук, обаче, трябва да се отбележи нещо важно – законите на физиката определят много ясно начина, по който ще се придвижи всяка една от топките. Това, което изглежда като хаотично поведение, всъщност е напълно детерминистично и зависи от няколко почти незабележими промени.

Да предскажеш хаоса

Натрупването на споменатите вече незабележими промени в дадена система означава, че съществуват известни ограничения на прогнозите, които могат да се направят. Отвъд даден отрязък от време, те вече няма как да са точни. Пример в това отношение е метеорологията. Благодарение на съвременните технологии, можем да се доверим на прогнозите за времето през следващата седмица – или, в най-добрия случай, за следващите две седмици (за сравнение, преди половин век въпросният период бил едва 18 часа). Колкото по-дългосрочна е една прогноза, обаче, толкова по-неточна става тя.
Може би ще се изненадате, но Слънчевата система също е хаотична. Поведението на планетите може да бъде предвидено за период от около няколкостотин милиона години. През 1887 г. френският математик Анри Поанкаре демонстрирал, че с помощта на теорията за гравитацията на Исак Нютон може да се изчисли как две планети обикалят една около друга под въздействие на взаимното си привличане, но ако се намеси трето тяло, ситуацията се променя драстично. Най-доброто, което може да се направи в такъв случай, е да се предвидят движенията им момент по момент и прогнозите да бъдат добавяни към уравненията. Ефектите на хаоса няма как да бъдат пренебрегнати, тъй като сложните гравитационни взаимодействия оказват голямо влияние върху траекторията на астероидите. Следенето на тези обекти е изключително сложна, но и важна задача, защото някои от тях представляват потенциална заплаха за нашата планета.

Атрактори и фазово пространство

Каква е тайната на хаоса? Има ли някаква стриктна подредба, която се спотайва зад него? Отговорът се крие в т. нар. атрактори. Това са геометрични структури, които характеризират поведението във фазово пространство в продължение на дълго време. А какво представлява фазовото пространство? То е абстракция, координатите на която представляват степените на свобода на системата. При движението на махалото, например, има две степени на свобода. То е напълно определено от началната скорост на махалото и положението му.

Обяснено най-просто, атракторът е това, към което се стреми системата, към което тя е привлечена. Математикът Иън Стюарт използва следния пример, за да опише какво означава това понятие: представете си, че сте на плаж и със себе си носите топче за пинг-понг. Ако го хвърлите в морето, то ще започне да се носи по повърхността, а ако го потопите под вода, ще изплува незабавно. Независимо от първоначалното му положение, топчето винаги ще се движи в посока към своя атрактор – водната повърхност. Това на практика означава, че може да ограничим броя на възможностите в дадена хаотична система, ако знаем нейния атрактор.

Хаосът е навсякъде около нас

Теорията на хаоса е концепция, която има широк спектър от приложения. Тя може да се отнася за всичко, което считаме за непредсказуемо – като човешката психика или фондовите пазари, например. От математическа гледна точка, хаосът може да бъде забелязан на най-неочаквани места – в траекторията на космическите ракети, океанските течения, кръвообращението и дори в музиката и изобразителното изкуство.

Знаете ли какво е общото между суперохладения хелий, който се използва в Големия адронен ускорител и водата, която капе бавно от някоя чешма? На пръв поглед поведението и на двете изглежда лесно предсказуемо. Ако, обаче, температурата се покачи, а вие завъртите кранчето на чешмата, резултатът ще е хаотичен – хелият ще закипи, а малките капчици ще се превърнат в мощна водна струя. Математиците отбелязват, че преходът от ред към хаос се определя от т. nар. константа на Фейгенбаум. Истината е, че дори и да не го осъзнаваме, хаосът е навсякъде около нас, а светът, в който живеем, е много по-сложен, отколкото можем да си представим.

Вижте още от автора:

Между фактите и измислиците – какво трябва да знаем за климатичните промени

Съществуват ли паралелни вселени?

Слънчевата система – началото. Какво се е случило

ДНК – кодът на живота

Обратно в сайта X

ДОСТЪП ЗА ЛОГНАТИ ПОТРЕБИТЕЛИ За да пишете, оценявате или докладвате коментари, моля логнете се в профила си.

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
Как Европа предупреждава шофьорите при гъста мъгла

Как Европа предупреждава шофьорите при гъста мъгла

България Преди 8 минути

Франция, Германия, Испания и Австрия прилагат различни решения за повишаване на безопасността при намалена видимост

Нови експлозии в Ормузкия проток: Иран съобщи за горящи танкери

Нови експлозии в Ормузкия проток: Иран съобщи за горящи танкери

Свят Преди 1 час

Според Корпуса на гвардейците на ислямската революция корабите са се запалили след удар в морски мини при опит да преминат през протока

Снимката е илюстративна

Обърнат камион блокира Е79 край Монтана

България Преди 2 часа

Движението между Монтана и Крапчене е спряно. Леките автомобили се пренасочват по обходни маршрути, а тежкотоварните изчакват

Танкер блъсна круизен кораб в Ню Орлиънс, 32 души са в болница

Танкер блъсна круизен кораб в Ню Орлиънс, 32 души са в болница

Свят Преди 2 часа

Всички на борда са открити, а пострадалите нямат животозастрашаващи наранявания. Дванадесет души са били извадени от водата

Руският художник Алексей Сергиенко показва новата си картина "Шънджън, 26", посветена на предстоящата среща на Путин, Си и Тръмп.

Тръмп, Путин и Си Дзинпин на тристранна среща за ядреното разоръжаване

Свят Преди 3 часа

Според публикация на „Ню Йорк пост“, цитирана от Ройтерс, разговорите се очаква да се състоят в кулоарите на срещата на АТИС в Китай

Самолет Ф-15Ц Ийгъл излита от базата Лейкънхийт

САЩ реагираха на подозрителна активност на дрон в базата „Лейкънхийт“

Свят Преди 3 часа

Американските военновъздушни сили работят съвместно с британските си колеги по случая. Лондон засега не е коментирал инцидента

<p>Край на забраната за полети в САЩ, но транспортният хаос продължава (ОБЗОР)</p>

САЩ възстановиха полетите след срив в системите за управление на въздушния трафик

Свят Преди 3 часа

ФАА разреши подновяването на излитанията след мащабен срив. Няма данни за кибератака или връзка с прекъсването на услугите на Microsoft

Рязък обрат с времето днес: Студен фронт свали температурите с до 15 градуса, НИМХ обяви код за опасно време

Рязък обрат с времето днес: Студен фронт свали температурите с до 15 градуса, НИМХ обяви код за опасно време

България Преди 3 часа

След рекордната ноемврийска жега и бурния фьон, събота донесе дъжд, гръмотевици и предупреждения за опасни валежи в Бургас и Ямбол

Една или три? Колко „големи любови“ има човек през живота си според експертите

Една или три? Колко „големи любови“ има човек през живота си според експертите

Любопитно Преди 4 часа

Защо толкова често се вкопчваме в миналото и издигаме бившите си партньори на пиедестал? Психолози разкриват колко големи любови има човек през живота си и дали романтичната идея за единствената сродна душа е опасен мит

НАСА обяви амбициозен план: Строи постоянна база на Луната до 2032 година

НАСА обяви амбициозен план: Строи постоянна база на Луната до 2032 година

Любопитно Преди 4 часа

Космическата агенция сключи договори за милиарди с частни компании като SpaceX и Blue Origin. Сред новите технологии са ядрен луноход, космически влекачи и комуникационни кули

„Ще мине“: Защо е опасно да пренебрегваме първите симптоми на грип

„Ще мине“: Защо е опасно да пренебрегваме първите симптоми на грип

Любопитно Преди 4 часа

Работата, стресът и постоянните ангажименти често ни карат да игнорираме треската и слабостта. Семеен лекар обяснява защо опитите да пренебрегнем болестта водят до сериозни усложнения и защо тялото ни се нуждае от време за почивка и възстановяване

<p>&bdquo;Можем да загубим всичко&ldquo;: Животът под един от най-опасните вулкани в света</p>

Италианците, живеещи върху един от „най-опасните вулкани“ в света

Свят Преди 4 часа

Земетресенията напомнят за рисковете от живота в близост до древната калдера Кампи Флегрей, северно от Неапол

Снимката е илюстративна

Украйна разработва джобна метеорологична станция за сваляне на FPV дронове

Свят Преди 4 часа

Strilets Core съчетава метеорологични сензори и офлайн балистичен компютър за подпомагане на автоматизирани оръжейни установки

Снимката е илюстративна

Срив на температурите и бури: НИМХ обяви прогнозата за времето за следващата седмица

България Преди 4 часа

След рекордната ноемврийска жега от близо 28 градуса и опасните ураганни пориви на фьона в петък, времето у нас рязко сменя курса си, като през следващите дни ни очакват резки обрати, мъгли, гръмотевични валежи и нови температурни пикове

.

Императорски блясък: Гривна със сапфир на династията Романови беше продадена за близо $5 млн.

Любопитно Преди 4 часа

Уникално бижу на Cartier, украсено със 197,80-каратов сапфир от бившите съкровища на руската императорска фамилия, разби предварителните прогнози и достигна цена от 4,9 милиона долара на търг в Женева

Русия отрече за участие на европейците в преговорите за Украйна

Русия отрече за участие на европейците в преговорите за Украйна

Свят Преди 13 часа

Мария Захаров: Този въпрос не е бил обсъждан