اثر پروانه.ای ( Butterfly Effect )

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: اثر پروانه.ای ( Butterfly Effect )

اثر پروانه.ای نام پدیده.ای است که به دلیل حساسیت سیستم.های آشوب.ناک به شرایط اولیه ایجاد می.شود. این پدیده به این اشاره می.کند که تغییری کوچک در یک سیستم آشوب.ناک چون جو سیاره. زمین (مثلاً بال.زدن پروانه) می.تواند باعث تغییرات شدید (وقوع توفان در کشوری دیگر) در آینده شود.
ایده.ٔ این.که پروانه.ای می.تواند باعث تغییری آشوبی شود نخستین بار در ۱۹۵۲ در داستان کوتاهی به نام آوای تندر کار ری بردبری مطرح شد. عبارت «اثر پروانه ای» هم در ۱۹۶۱ در پی مقاله.ای از ادوارد لورنتس به وجود آمد. وی در صد سی و نهمین اجلاس ای.ای.ای.اس در سال ۱۹۷۲ مقاله.ای با این عنوان ارائه داد که «آیا بال.زدن پروانه.ای در برزیل می.تواند باعث ایجاد تندباد در تگزاس شود؟»
لورنتس در پژوهش بر روی مدل ریاضی بسیار ساده.ای از آب و هوای جو زمین، به معادله.ی دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. وی برای حل این معادله از روش.های عددی به کمک رایانه بهره جست. او برای این.که بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد، نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد می.کرد. لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیه.سازی.های مختلف با شرایط اولیه یکسان با هم کاملاً متفاوت است. بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که رویال مک.بی (Royal McBee)، رایانه.ای که لورنتس از آن استفاده می کرد، خروجی را تا ۴ رقم اعشار گرد می.کند. از آنجایی که محاسبات داخل این رایانه با ۶ رقم اعشار صورت می گرفت، از بین رفتن دو رقم آخر باعث چنین تاثیری شده بود. مقدار تغییرات در عمل گرد.کردن نزدیک به اثر بال.زدن یک پروانه است. این واقعیت غیرممکن بودن پیش.بینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظریه آشوب شد. عبارت عامیانه «اثر پروانه ای» در زبان تخصصی نظریه آشوب، «وابستگی حساس به شرایط اولیه» ترجمه می شود.
به غیر از آب و هوا، در سیستمهای پویای دیگر نیز حساسیت به شرایط اولیه به چشم می خورد. یک مثال ساده، توپی است که در قله کوهی قرار گرفته. این توپ با ضربه بسیار کمی، بسته به اینکه ضربه از چه جهتی زده شده باشد، می تواند به هرکدام از دره های اطراف سقوط کند.
● تئوری
اغلب سیستم ها در دنیای واقعی طی تکرار یک عملیات مشخص کار می کنند. در مثال آب و هوای لورنتس فرایند گرم شدن سطح زمین از طرف خورشید و سرد شدن جو از طریق تابش به فضای بیرون، فرایندی است که مدام تکرار می شود. می توان نشان داد که در چنین سیستمی بازه ای از مقادیر اولیه باعث ایجاد رفتار آشوبناک می شود.
تعریف ریاضی
یک سیستم پویا بانقشه تکامل ft وابستگی حساس به شرایط اولیه دارد، اگر نقاط نزدیک به هم با افزایش t از هم جدا شوند. اگر M فضای حالت نقشه ft باشد، می گوییم ft به شرایط اولیه وابستگی حساس نشان می دهد وقتی که حداقل یک &#۹۴۸;>۰ وجود داشته باشد بطوری که به ازای هر نقطه x∈M و هر همسایگی از N که x را در بر داشته باشد، نقطه ای مانند y در همسایگی N موجود بوده و در زمانی مانند &#۹۶۴; رابطه d ( f t(x) , f t(y) ) >d برقرار باشد.
در این تعریف نیازی نیست که همه نقاط موجود در یک همسایگی، از نقطه مبنای x جدا باشند.
ادوارد نورتن لورنز هواشناس و ریاضیدان موسسه تکنولوژی ماساچوست و تئوریسن تئوریهای معروفی "بی نظمی" و "اثر پروانه ای" در سن ۹۰ سالگی در کمبریج ماساچوست در گذشت. وی در ۲۳ می ۱۹۱۷ متولد و در ۱۶ آوریل ۲۰۰۸ دارفانی را وداع گفت.
این دانشمند در تئوری "اثر پروانه ای" گفته است: "ضربه های بالهای پروانه ای در برزیل می توانند در تکزاس توفان به پا کنند."
در این تئوری لورنز توضیح می دهد که تداوم تغییرات بی نهایت کوچکی که در اثر بال زدن پروانه ایجاد می شود نتایج ویرانگری تولید می کند.
این دانشمند جوایز معتبر بین المللی به خصوص "جایزه توکیو برای علوم کاربردی" را دریافت کرد. با وجود این از آنجا که در جوایز نوبل، جایزه ای با عنوان "جایزه نوبل هواشناسی" وجود ندارد، لورنز هرگز نتوانست نام خود را در بین دارندگان این جایزه به ثبت برساند.
لورنز در سال ۱۹۷۹ در کنفرانس سالانه "انجمن آمریکایی پیشرفت علم" حاضر شد و به تشریح تئوری "اثر پروانه ای" (butterfly effect) پرداخت و به این ترتیب تئوری "بی نظمی" رسمیت گرفت.
این دانشمند نخستین بار تئوری بی نظمی را در سال ۱۹۶۱ در موسسه تکنولوژی ماساچوست (ام آی تی) مطرح کرد. سپس در سال ۱۹۶۳ این تئوری را کاربردی و در سال ۱۹۷۹ فرمول آن را ارائه کرد.
این تئوری در خصوص پدیده هایی چون تغییرات آب و هوایی غیرمنتظره و حوادث و فرایندهایی که نمی توانند با استفاده از برهانها و قوانین ریاضی رایج، مثل تئوری احتمالات مدل سازی و پیش بینی شوند، توضیح می دهد.

در سال ۱۹۶۰ لورنز یک مدل اسباب بازی از هواشناسی ایجاد کرد.
رایانه این دانشمند در آن زمان نه سرعت کافی برای پردازش یک شبیه سازی ساخته شده از رفتار اتمسفر داشت و نه از حافظه کافی برای ذخیره این اطلاعات برخوردار بود. باوجود این، لورنز توانست مدلهایی از تئوری بی نظمی را با استفاده از این رایانه و با کمک دیگر هواشناسان "ام آی تی" نشان دهد.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 574]