Hvad er kaos? En kompleks systemforsker forklarer

Kaos fremkalder billeder af dinosaurerne, der løber løbsk i Jurassic Park, eller min vens lille barn, der hærger 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 lille barns adfærd - er grundlæggende uforudsigelige.

Forskere definerer kaos som de forstærkede virkninger af små ændringer i det nuværende øjeblik, der fører til langsigtet uforudsigelighed. Forestil dig to næsten identiske historielinjer. I én version, to mennesker støder ind i hinanden på en togstation; men i den anden, toget ankommer 10 sekunder tidligere, og mødet finder aldrig sted. Fra da af, de to plotlinjer kan være helt forskellige.

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

En chokerende række opdagelser i 1960'erne og 70'erne viste, hvor nemt det er at skabe kaos. Intet kunne være mere forudsigeligt end det svingende pendul på et bedstefars ur. Men hvis du adskiller et pendul halvvejs nede ved at tilføje en anden aksel, svingningen bliver vildt uforudsigelig.

Kaos er anderledes end tilfældigt

Som 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 – mens du sikkert kan gætte morgendagens vejr. Men hvad med vejret om to uger? Eller om et år?

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 ved kaotiske systemer er forudsigelighed på kort sigt, der hurtigt bryder sammen over tid, som i flodstrømme eller økosystemer.

Hvorfor kaosteori betyder noget

Isaac Newton forestillede sig fysik som et sæt regler, der styrer et urværksunivers - regler, der en gang sat i gang, ville føre til et forudbestemt resultat. Men kaosteori beviser, at selv de strengeste regler og næsten perfekt information kan føre til uforudsigelige resultater.

Denne erkendelse har praktiske anvendelser til at beslutte, hvilke slags ting der overhovedet er forudsigelige. Kaos er grunden til, at ingen vejrapp kan fortælle dig vejret om to uger – det er bare umuligt at vide.

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

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.