Kaos er ikke tilfældighed:En kompleks systemforsker forklarer

Kaos fremkalder billeder af dinosaurerne, der løber vildt i Jurassic Park, eller min vens lille barn, der hærger i stuen.

I en kaotisk verden, du ved aldrig, hvad du kan forvente. Der sker ting hele tiden, drevet af enhver form for tilfældig impuls.

Men kaos har en dybere betydning i forbindelse med fysik og klimavidenskab, relateret til, hvordan visse systemer - som vejret eller et barns opførsel - er grundlæggende uforudsigelige.

Forskere definerer kaos som de forstærkede virkninger af små ændringer i nuet, der fører til langsigtet uforudsigelighed. Billede to næsten identiske historier. I en version, to mennesker støder ind i hinanden på en togstation; men i den anden, toget ankommer 10 sekunder tidligere, og mødet sker aldrig. Fra da af, de to plotlinjer kan være helt forskellige.

Normalt er de små detaljer ligegyldige, men nogle gange har små forskelle konsekvenser, der bliver ved med at forværres. Og den sammensætning er det, der fører til kaos.

En chokerende række opdagelser i 1960'erne og 70'erne viste, hvor let det er at skabe kaos. Intet kunne være mere forudsigeligt end det svingende pendul fra et bedstefarur. Men hvis du adskiller et pendul halvvejs ned ved at tilføje en anden aksel, den svingende bliver vildt uforudsigelig.

Kaos er anderledes end tilfældigt

Som en kompleks systemforsker, Jeg tænker meget over, hvad der er tilfældigt.

Hvad er forskellen mellem en pakke kort og vejret? Du kan ikke forudsige din næste pokerhånd - hvis du kunne, de ville smide dig ud af kasinoet - hvorimod du sikkert kan gætte morgendagens vejr. Men hvad med vejret om to uger fra nu? Eller et år fra nu?

Tilfældighed, som kort eller terninger, er uforudsigelig, fordi vi bare ikke har de rigtige oplysninger. Kaos er et sted mellem tilfældigt og forudsigeligt. Et kendetegn for kaotiske systemer er forudsigelighed på kort sigt, der hurtigt bryder sammen over tid, som i flodstrømme eller økosystemer.

Hvorfor Chaos Theory Matters

Isaac Newton forestillede sig fysik som et sæt regler, der styrer et urværk univers - regler der, gang sat i gang, ville føre til et forudbestemt resultat. Men kaosteorien viser, at selv de strengeste regler og næsten perfekte oplysninger kan føre til uforudsigelige resultater.

Denne erkendelse har praktiske anvendelser til at beslutte, hvilken slags ting overhovedet er forudsigelige. Kaos er derfor, at ingen vejr -app kan fortælle dig vejret om to uger fra nu - det er bare umuligt at vide.

På den anden side, bredere forudsigelser kan stadig være mulige. Vi kan ikke forudsige vejret om et år fra nu, men vi ved stadig, hvordan vejret er på denne tid af året. Sådan kan klimaet være forudsigeligt, selvom vejret ikke er det. Teorier om kaos og tilfældighed hjælper forskere med at finde ud af, hvilke slags forudsigelser der giver mening, og hvilke der ikke gør.

Mitchell Newberry er adjunkt i komplekse systemer ved University of Michigan.

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons -licens. Du kan finde original artikel her.