Что такое хаос?

Хаос вызывает в памяти образы динозавров, разбушевавшихся в "Парке Юрского периода", или малыша моей подруги, разбушевавшегося в гостиной.

В хаотичном мире никогда не знаешь, чего ожидать. Вещи происходят постоянно, движимые любыми случайными импульсами.

Но хаос имеет более глубокое значение в связи с физикой и климатологией, связанное с тем, что определенные системы - такие как погода или поведение ребенка - являются принципиально непредсказуемыми.

Ученые определяют хаос как усиленный эффект крошечных изменений в настоящий момент, которые приводят к долгосрочной непредсказуемости. Представьте два почти одинаковых сюжета. В одной версии два человека сталкиваются на вокзале, а в другой поезд прибывает на 10 секунд раньше, и встреча не происходит. С этого момента две сюжетные линии могут быть совершенно разными.

Обычно эти мелочи не имеют значения, но иногда крошечные различия приводят к последствиям, которые продолжают усугубляться. И именно это усугубление приводит к хаосу.

Шокирующая серия открытий в 1960-х и 70-х годах показала, как легко создать хаос. Ничто не может быть более предсказуемым, чем маятник дедушкиных часов. Но если отделить маятник на полпути вниз, добавив еще одну ось, качание становится дико непредсказуемым.

Ученые, изучающие сложные системы, постоянно размышляют о том, что такое случайность.

В чем разница между колодой карт и погодой?

Вы не можете предсказать свою следующую руку в покере - если бы вы могли, вас бы выгнали из казино - в то время как вы, вероятно, можете угадать завтрашнюю погоду. Но как насчет погоды через две недели? Или через год?

Случайность, как карты или кости, непредсказуема, потому что у нас просто нет нужной информации. Хаос находится где-то между случайностью и предсказуемостью. Отличительной чертой хаотических систем является предсказуемость в краткосрочной перспективе, которая быстро разрушается со временем, как в речных порогах или экосистемах.

Исаак Ньютон представлял себе физику как набор правил, управляющих вселенной с часовым механизмом - правил, которые, будучи приведенными в движение, приведут к заранее определенному результату. Но теория хаоса доказывает, что даже самые строгие правила и почти совершенная информация могут привести к непредсказуемым результатам.

Это понимание имеет практическое применение для решения вопроса о том, какие вещи вообще можно предсказать. Хаос - это то, почему ни одно приложение не сможет сказать вам погоду через две недели - ее просто невозможно узнать.

С другой стороны, более широкие прогнозы все же возможны. Мы не можем предсказать погоду через год, но мы знаем, какая погода будет в это время года. Таким образом, климат может быть предсказуем даже тогда, когда погода не предсказуема. Теории хаоса и случайности помогают ученым разобраться, какие виды предсказаний имеют смысл, а какие нет.