2022-01-27 19:37:00
#اثر_پروانهایبخش اول:آیا ممکن است تمامی رویدادهای جهان با یکدیگر در ارتباط باشند؟
مثلا آیا افتادن برگی از یک درخت چنار در یکی از کوچه های تهران می‌تواند منجر به وقوع رویدادی در آن سوی جهان شود؟
یا بال زدن یک پروانه در دهکده‌ای در ژاپن ممکن است سبب وقوع طوفان عظیمی در آمریکا شود؟
بله!
پاسخ تمام این پرسش‌های حیرت‌انگیز، مثبت است و علت آن هم پدیده‌ای است که ریاضی دانان و فیزیک دانان آن را با نام "اثر پروانه‌ای" می‌شناسند.
اثر پروانه‌ای نام پدیده‌ای است که به دلیل حساسیت سیستم های آشوبی، به شرایط اولیه ایجاد می‌شود.
این پدیده به این اشاره می‌کند که تغییری کوچک در یک سیستم آشوبی مانند جو سیاره زمین (مثلا بال زدن پروانه) می‌تواند باعث تغییرات شدید (وقوع طوفان در کشوری دیگر) در آینده شود.
ایده اینکه پروانه‌ای می‌تواند باعث تغییری آشوبی شود نخستین بار در 1952 در داستان کوتاهی به نام "آوای تندر" نوشته "ری بردبری" مطرح شد.
یکی از شخصیت های داستان، از یک ماشین زمان برای سفر به گذشته ی دور استفاده کرده و در آنجا یک پروانه را له می‌کند.
بعد از بازگشت به زمان حال، دنیای متفاوتی را مشاهده می‌کند. این داستان معمولا با عبارت اثر پروانه ای نیز شناخته می‌شود که به حساسیت بسیار زیاد یک سیستم پیچیده و پویا به شرایط اولیه ی خود اشاره دارد. در چنین سیستمی، عامل های ابتدایی و کوچک، تاثیر بسیار زیادی روی تکامل و روند کل سیستم می‌گذارند.
عبارت «اثر پروانه‌ای» هم در 1961 در پی مقاله‌ای از "ادوارد لورنتس" به وجود آمد.
وی در 139 مین اجلاس AAAS در سال 1972 مقاله‌ای با این عنوان ارائه داد:
«آیا بال زدن پروانه‌ای در برزیل می‌تواند باعث ایجاد تندباد در تگزاس شود؟»
لورنتس در پژوهش بر روی مدل ریاضی بسیار ساده‌ای از آب و هوای جو زمین، به معادله‌ی دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. وی برای حل این معادله از روش‌های عددی به کمک کامپیوتر بهره گرفت. او برای اینکه بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد، نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد می‌کرد.
لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیه‌سازی‌های مختلف با "شرایط اولیه یکسان" با هم "کاملا متفاوت" است!
بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که Royal McBee (رایانه‌ای که لورنتس از آن استفاده می کرد) خروجی را تا 4 رقم اعشار گرد می‌کند.
از آنجایی که محاسبات داخل این رایانه با 6 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 پیش‌بینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.
مشاهدات لورنتس باعث پررنگ شدن مبحث نظریه آشوب شد. عبارت عامیانه "اثر پروانه‌ای" 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 می‌خورد. یک مثال ساده، توپی است که در قله کوهی قرار گرفته و با ضربه بسیار کوچکی شروع به پایین غلطیدن از دامنه کوه می‌کند. این توپ بسته به اینکه ضربه بسیار کوچک، از چه جهتی زده شده باشد، می‌تواند به هر کدام از دره‌های اطراف سقوط کند.
https://lnk.pw/xssu
کانال تخصصی فیزیک هسته ای
@Nuclear_ph_ysics
629 views16:37
N
