Эффект бабочки что это значит примеры: теория хаоса (простыми словами)

Эффект бабочки и теория хаоса – интересные факты

Эффект бабочки – уникальное явление, которому удалось не только стать очередным скучным открытием, но и попасть в кино и прессу. Он подтверждает правильность народных высказываний о том, что незначительный поступок может привести к серьезным последствиям, невообразимым на первый взгляд.

Эффект бабочки – что это?

Данный феномен может возникнуть не в каждой системе: лишь в той, что именуется хаотической. В ее основе – знаменитая теория хаоса, сообщающая, что любая сложная система непредсказуема и ее детали могут перемешаться между собой неожиданным для нее самой образом. Эффект бабочки – это явление, способное постичь биологическую систему любого уровня. Ему подвержен и человек, на которого в течение жизни влияют позитивные и негативные факторы, определяющие его здоровье. Можно выделить несколько точек зрения на него:

1. В дифференциальных уравнениях можно незначительно изменить условия и это существенно повлияет на их решение.
2. Эффект бабочки определяет поведение шарика на рулетке в казино, потому что его падение зависит от массы обстоятельств.
3. В мире хаоса невозможно предсказать поведение систем, но вероятность их выхода из-под контроля стабильно нарастает.

Почему эффект бабочки так называется?

Название было придумано американским математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцом. Он первым высказал предположение, придав ему причудливую форму метафоры. Эдвард счел, что взмах крыльев одной бабочки в штате Айова способен спровоцировать лавину других действий: например, вызвать шторм в сезон дождей в Индонезии. Эффект бабочки – понятие, названное так из-за ассоциации с сюжетом рассказа Рэя Брэдбери «И грянул гром».

Эффект бабочки – психология

Явление перестает быть скучным, как только переходит в сферу гуманитарных наук. Эффект бабочки в психологии вторит убеждению Лоренцо, но дополняет его умением индивида влиять на коллективную реальность подобно тому, как капля дождя наполняет чашу. Человек так устроен, что ему проще отрицать возможность влияния на исход войны, рост популяции бездомных животных, общественное мнение. Зная, что представляет собой эффект бабочки, как понять и применить его действие на пользу саморазвитию? Использование явления в целях развития личности состоит из следующих этапов:

• осознание положительных и отрицательных качеств характера в деталях;
• принятие черт, с которыми раньше не возникало желания мириться;
• награда за нахождение баланса между непримиримыми качествами;
• соединение всех внутренних сил для усиления борьбы с трудностями и обстоятельствами.

Эффект бабочки в жизни

В реальном мире можно найти невыдуманные случаи влияния небольшого события на ход истории. О том, что такое эффект бабочки, что значит каждое его последствие, знают такие личности, как:

1. Житель города Стоктон в Калифорнии. В 2003 году он не смог выплатить ипотечный кредит суммой в 250 тысяч долларов, чем спровоцировал мировой кризис банковской системы.
2. Норман Болоуг – селекционер, создавший неприхотливые сорта овощей и фруктов, спасшие в 20 веке огромное число людей от голода во время засух и неурожая.
3. Екатерина Вторая – ее муж, Петр Третий, был настолько неинтересным собеседником, что она все время проводила в библиотеке. Глубокие знания помогли ей справедливо править страной на протяжении долгих лет.

Эффект бабочки – интересные факты

Эффект бабочки – явление, ставшее главным героем одноименного голливудского фильма. Герой Эштона Катчера с завидной регулярностью использует свою память для путешествия в прошлое, чтобы изменить события, повлекшие цепь трагедий в будущем. Сама картина стала символом действия эффекта бабочки. То из-за проката более кассовых фильмов, то из-за болезни актеров ее премьеру откладывали в течение одного года.

Эффект бабочки и теория хаоса

Эта закономерность действительно появилась благодаря теории хаоса и стала одним из ее признаков. Это учение основано на математических концепциях, применяемых в модулировании систем. СМИ, кинематограф и ученые создали неправильный имидж учению: например, благодаря «Парку Юрского периода», люди знают, что обществу стоит серьезно опасаться единения хаоса и природы. Не существует такого второго явления, как эффект бабочки, теория хаоса который сделала бы всемирно известным, поэтому людей пугает неизведанное. В самом примитивном виде ее постулаты можно раскрыть, как:

1. Она не отрицает саму суть упорядочивания. Системы могут быть программируемы, но гарантий никто дать не может.
2. Она сосредотачивает усилия на последствиях несчастий, вызванных хаосом.
3. Она не подчиняется ожидаемой периодичности. Временные задержки и обратная связь не дают системе подстраиваться под график.
4. Она работает по принципу бифуркации. Принимая причудливые формы и нарушая все правила, хаос гарантированно возвращается к порядку.

Эффект бабочки – что это значит. Неправильно понятый термин

В современных естественных науках есть термин «эффект бабочки», что это значит, описал Эдвард Лоренц, один из создателей «теории хаоса». Термин прижился в популярной культуре. Возможно, это было связано с тем, что у людей возникала ассоциация с рассказом Рэя Брэдбери, где гибель бабочки в Мезозое изменила человеческую историю. Или с одноименным фильмом, вышедшим в 2004 году, герой которого пытается изменить прошлое.

Что такое эффект бабочки

За полтора столетия до появления этого термина немецкий философ Иоганн Фихте в «Назначении человека» писал, что невозможно удалить одну песчинку, чтобы это не вызвало изменений во всех частях необъятного целого.

Эдвард Лоренц высказал предположение, что какое-либо незначительное событие может иметь масштабные последствия. Он остроумно предположил, что взмах крыльев бабочки в одной части мира вызовет мощный ураган в другой.

В 1961 году молодой ассистент Массачусетского университета Лоренц создал компьютерную программу. Она должна была давать разные прогнозы погоды. Однажды он немного изменил показатели, которые отражали метеорологические условия, но это привело к изменению всех показаний прогноза.

В 1963 году ученый опубликовал статью об этом эффекте, где писал, что, если его теория верна, одного взмаха крыльев чайки достаточно, чтобы навсегда изменить погоду.

Через восемь лет Эдвард Лоренц выступил на заседании Американской ассоциации по содействию науке о прогнозировании с докладом, в заголовке которого поместил вопрос: может ли взмах крыльев бабочки в Бразилии привести к торнадо в американском штате Техас. Ученый выделил две ключевые проблемы теории:

• Практическую ограниченность прогнозов погоды на долгосрочный период.
• Невозможность обнаружить ключевой момент, который вызовет определенный результат.

Лоренц обратил внимание, что в природе существует множество взаимосвязей. Человек не знает всех условий, которые нужны для правильного прогноза. Из-за этого мы не можем определить: приведет ли взмах крыльев насекомого к возникновению шторма или, напротив, его предотвратит. Человек не может определить, к каким последствиям приведут его действия, потому что не знает, что было бы без его вмешательства.

Одна из основных идей Эдварда Лоренца заключалась в абсолютной непредсказуемости мира, где изменения могут вызвать разные величины любых переменных и неспособность людей их достоверно выявить.

Эффект бабочки и массовая культура

Неизвестно, как Лоренцу пришла в голову идея использовать образ бабочки для демонстрации своей теории. Возможно, на него повлиял знаменитый рассказ Рэя Брэдбери, опубликованный в 1952 году. Фабула произведения известна многим.

Частная компания организует туры в Мезозой, где путешественники идут по проложенной над землей тропе. Они могут поохотиться на динозавров, но для них заранее отбирают особей, которые все равно бы умерли вскоре после этого. Герои носят скафандры, чтобы не смешать воздух своего времени с доисторическим, и удаляют из тел убитых рептилий свои пули.

Проводник произносит монолог о том, к чему может привести убийство одного существа в Мезозойской эре. Один из путешественников, запаниковав, сходит с тропы и случайно убивает бабочку. Вернувшись в свою эпоху, герои видят, что их мир изменился.

В массовой культуре «эффект бабочки» стал метафорой о том, как незначительные, на первый взгляд, события меняют ход человеческой жизни и самой истории. В 2004 году вышел одноименный фильм Эрика Бресса. Слоганы картины говорили о глобальных последствиях незначительных и единичных событий (например – «Изменишь одно – изменится все»).

Главный герой этой картины – молодой человек по имени Эван. Он пережил ряд неприятных событий в своей жизни, которые не помнит, но которые отразились в его дневнике. Через страницы дневника Эван может попадать в прошлое и менять ход событий. Он раз за разом пытается изменить события, которые случились в детстве с ним, его подругой Келли, ее братом и их другом. Но каждое изменение, кроме положительных результатов, влечет за собой и роковые последствия.

Эффект бабочки – красивая теория, показывающая сложность нашего мира. Она предостерегает людей от того, чтобы слишком детерминировать события вокруг. Особенность использования их в популярной культуре – абсолютизация того или иного события, которое вызывает целый ряд других.

Теория хаоса, бабочка и порядок

К эффекту бабочки есть очень много отсылок в фильмах о путешествиях во времени: ничего не трогайте, ни с кем не взаимодействуйте, ничего не меняйте в прошлом…, если хотите вернуться в свой привычный мир. А вы знаете, что на самом деле означает этот термин и как он возник?

Эффект бабочки и хаос

Когда мы пытаемся определить причину события, наблюдая только конечную точку, то можем прокручивать в голове бесконечное число вариантов цепочек предшествующих событий, но вряд ли сможем угадать, с чего все началось.

Давайте переформулируем вопрос: что могло бы помещать произойти этому событию? Например, что могло бы мне помешать написать этот пост? Да любая мелочь, от очередного завала на работе, до банальной лени, или возникновения лучшей идеи для поста. Т.е. какие-то очень малые, даже незначительные, изменения в прошлом могли бы привести к тому, что вы бы сейчас не читали этот текст. Это явление называется эффектом бабочки .

Эффект бабочки – свойство некоторых хаотичных систем, при котором незначительное воздействие может иметь большие непредсказуемые последствия, в том числе в и другом месте.

Изучением и моделирование хаотических систем занимается теория хаоса . И знаете что, теория хаоса не занимается изучением полного всеобъемлющего беспорядка и набора случайностей, которые стойко ассоциируются со словом “хаос”.

Хаотичные системы детерминированы — в них не нарушается причинно-следственная связь, и в некотором смысле они даже являются упорядоченными, но долгосрочные предсказания для них практически невозможны, так как минимальные различия в начальных условиях приводят к огромному отклонению результатов. И, как следствие, практически невозможно управлять такими системами.

Противоположностью хаотичных систем являются устойчивые системы, в которых небольшие изменения начальных условий, приводят к малым изменениям результата, а большие, соответственно, к большим. Т.е. хаотические системы являются неустойчивыми, а значит, мы имеем дело с нелинейными динамическими системами, так как линейные системы устойчивы.

Итак, динамическая система является хаотической, если:

• она очень чувствительна к начальным условиям (эффект бабочки);
• она имеет свойство топологического смешивания – такое расширение системы, при котором одна ее область на каком-то этапе расширения при расширении накладывается на любою другую (представьте себе смешивание жидких разноцветных красок);
• ее периодические орбиты должны быть всюду плотными (см. рис.).

Взмах крыльев бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе

Основоположник теории хаоса и автор эффекта бабочки – американский математик и метеоролог Эдвард Лоренц.

Все началось с того, что в 1961 г. Лоренц решил проверить результаты метеорологических исследований. Он заново ввел в расчетную программу, разработанной им математической модели, исходные данные (температуру, атм. давление, скорость ветра). Сравнил с распечаткой предыдущих результатов и обнаружил значительные расхождения. И чем более долгосрочным был прогноз, тем сильнее были эти расхождения. Искусственно сгенерированная погода была так же плохо предсказуема, как и погода за окном.

Уже догадались, в чем причина таких результатов? Исходные данные для основного расчета вводились с точностью до 6 знаков после запятой, а выводились с точностью 3 знака после запятой. Соответственно в распечатках, из которых Лоренц брал начальные данные для проверки, они уже были округлены до 3 знака. Изменения в начальных условиях в одну тысячную хватило, чтобы вместо штиля возник ураган!

Несмотря на то, что мы Лоренц использовал полностью детерминированную математическую модель, полученные результаты расчета казались случайными — и это характерно для всех хаотических систем.

«Эффект бабочки» получил такое название благодаря форме трехмерного фазового портрета эволюции системы – «игрушечной атмосферной модели» Лоренца, похожего на крылья бабочки.

Каждая точка пространства (x,y,z) обозначает состояние системы. С каждым шагом по времени появляется новая точка.

• Линия из точек не образует кольцо – значит, система не приходит к периодическим колебаниям.
• Появление новых точек не прекращается – значит, система не переходит в устойчивое состояние.
• На фазовом портрете просматривается закономерность – значит, поведение системы не является случайным.

На фазовом портрете появляется объект, который расположен в определенных границах и не пресекает их. Хорошо видна структура объекта — те самые «крылья» бабочки. Но внутри этих «крыльев» объект не упорядочен – он продолжает эволюционировать. Ни одна новая точка не совпадает с предыдущей. Такие объекты называются странными аттракторами .

Аттрактор – множество состояний нелинейной динамической системы, к которому она стремится из любого своего состояния с течением времени.

Чтобы подчеркнуть огромное влияние малых изменений в начальных условиях, на результат и обыграть «эффект бабочки», Лоренц придумал знаменитое название своего доклада: «Предсказуемость: может ли взмах крыльев бабочки в Бразилии вызвать торнадо в Техасе?»

Теория хаоса о порядке

• Детерминированный хаос. С одной стороны, в нашей жизни, кажется, стало еще меньше определенности — даже детерминированные системы могут вести себя непредсказуемо. И чем сложнее эти системы, тем выше степень непредсказуемости — мы наблюдаем хаос. Но в этом хаосе заложен порядок. Неочевидный, сложный, запутанный… но все же порядок. Теория хаоса как раз и помогает найти его.
• Статистическое описание систем. Начальное состояние системы частиц не может быть задано с абсолютной точностью — любой прибор имеет погрешность, любой компьютер всегда производит округление при расчетах. Поэтому стоит рассматривать не точку, а область начальных условий. При движении в ограниченной области пространства из-за экспоненциального расхождения близких орбит начальные точки перемешиваются по всей этой области. В связи с этим перемешиванием не совсем корректно говорить о координате отдельной частицы – мы переходим статистическому описанию процесса, т.е. к вероятности нахождении частицы в какой-то точке.
• От кажущейся случайности к хаосу. Многие явления, наблюдаемые в атмосфере, например, движение турбулентных потоков, некоторые химические реакции, движение спутников солнечной системы, а также поведение социальных и экономических систем, и многих др., считались случайными. Но на самом деле они являются хаотическими, и моделировать их изменение можно при помощи математического аппарата теории хаоса. Например, экологические математические модели роста популяции построены именно на нем.

Что еще почитать по теме хаоса?

Вот и настал тот момент, когда мне сложно порекомендовать книги. Дело в том, что я не читала научно-популярных книг по теории хаоса. Я изучала ее самостоятельно, так как занималась моделированием нелинейных динамических систем, и делала это по учебникам и научным статьям. Это нельзя занимать занимательным чтением, но если бы кто-то спросил у меня, какая книга навсегда изменила мою жизнь, я бы сказала: учебники по нелинейной динамике и хаосу.

Сейчас мне сложно сказать, какой именно этот был учебник. Мое понимание мира не поменялось скачкообразно, но я пересмотрела и отбросила очень многие свои убеждения, связанные с иллюзией уверенности понимания причин.

Вот некоторые из этих книг:

• Н.А. Магницкий. Теория динамического хаоса.
• С.П. Кузнецов. Динамический хаос.
• Ю.П. Климонтович. Турбулентное движение и структура хаоса. Новый подход к статистической теории открытых систем (с этой книги началось мое знакомство с теорией хаоса) .

Из научно-популярного могу предложить:

• Джеймс Глейк. Хаос. Создание новой науки.
• Видео ролик, где очень наглядно показаны аттракторы

Единственное, с чем я в этом ролике не согласна, так это с тем, что теория хаоса делает шаг в сторону от строгого детерминизма. На мой взгляд, она только его подтверждает. Но это уже философия 🙂

Источники:

http://womanadvice.ru/effekt-babochki-i-teoriya-haosa-interesnye-fakty
http://vseonauke.com/1094959394516109954/effekt-babochki—chto-eto-znachit-nepravilno-ponyatyj-termin/
http://zen.yandex.ru/media/id/5c005a931e56ec08328768e5/5c006a4bae7d960581582554