Рубрики статей:

Мода
Мода (899)
Дети
Дети (957)
Разное
Разное (2405)





Конкурсы
Опросы

Новости проекта
Администрация проекта
Обсуждение проекта
Помощь
Наша статистика
О проекте

Правила
Авторам!
Полезные советы

Обратная связь
Контакты




Наши рассылки



Люди обсуждают:




Сейчас на сайте:

Чукча

Зарегистрированных: 1
Гостей: 18


Тест

Тест Что для Вас важнее – семья или работа?
Что для Вас важнее – семья или работа?
пройти тест→


Популярные тэги:



Наши рассылки:

Женские секреты: знаешь - поделись на myJulia.ru (ежедневная)

Удивительный мир Женщин на myJulia.ru (еженедельная)



Подписаться письмом





Главная > Группы > Интересно и полезно > Удивительный мир >

«Эффект бабочки»: торжество погрешностей

«Эффект бабочки»: торжество погрешностей
Метеорология – удивительная наука, которой, не смотря на строгие математические расчеты, все же свойственна некоторая доля шаманства. Предсказание погоды для опытного метеоролога – процесс отнюдь не загадочный, однако и он невозможен без отточенного мастерства и развитой интуиции. Уже хотя бы потому, что на самом деле погоду предсказать… невозможно.


    …В далеком 1963 году выдающийся американский математик и метеоролог Эдвард Лоренц потряс научный мир заявлением о существовании уникального феномена, получившего название «эффект бабочки» (Butterfly Effect). Свою концепцию ученый подробно разъяснил в статье «Предсказуемость: может ли взмах крылышек бабочки в Бразилии привести к образованию торнадо в Техасе?», опубликованной в 1979 году.
    Удивительное открытие Лоренца полностью опровергало представление людей о том, что все процессы в мире подчинены жестким законам, а следствия имеют строго определенные причины.

    Путь к метеорологической – и глобальной – истине начался еще в 1960 году. Занимаясь компьютерным моделированием погоды с помощью довольно примитивной ЭВМ и будучи весьма изобретательным человеком, Лоренц придумал простейшую мини-модель прогнозирования погоды на всем земном шаре. Ученый полагал, что законы движения послужат базой математической упорядоченности для его расчетов, а «модель погоды» даст точные и устойчивые результаты.

    Пятидесятые и шестидесятые годы XX века были временем неоправданного оптимизма по поводу возможностей метеорологии. На прогнозирование, а также изменение погодных условий и управление ими возлагались огромные надежды: еще бы, человечество может освободиться от произвола стихий и перестать зависеть от «капризов» атмосферы! Вот почему новшество, введенное Лоренцем, привело в восторг его коллег-метеорологов.

    Поначалу «модель погоды» работала довольно точно. Однако позднее будущий основатель «теории хаоса» начал замечать, что, не смотря на четкие исходные данные, его детище постоянно порождает накопительные отклонения и погрешности, создавая своеобразный «упорядоченный хаос»: долгосрочные прогнозы погоды все чаще не совпадали с реальностью…

    В попытке разобраться в причинах несовпадения полученных результатов с теоретическими расчетами озадаченный исследователь применил на практике законы Ньютона: выбрал двенадцать математических уравнений, описывающих связь между температурой воздуха и атмосферным давлением, а также между давлением и скоростью ветра и составил программу для решения общей системы уравнений с помощью ЭВМ. Отправляясь от заданной начальной точки, компьютер строил модель погоды каждый раз по одному и тому же образцу, однако все равно в расчетах всякий раз обнаруживались отклонения от предыдущего варианта.

    Чтобы сделать результаты своих исследований более понятными и наглядными, дотошный математик попробовал работать не с цифровой, а с графической моделью, и даже сократил время эксперимента: теперь построение графиков стартовало не с начальной точки, а с того места, где уже начиналось расхождение результатов. В качестве исходных данных Лоренц вводил цифры из предыдущей распечатки. Результаты поражали: новый график существенно отличался от полученного ранее.
    Разгадка заключалась в числах, заложенных в программу: укороченные, округленные значения – так называемые «незначительные погрешности» – буквально «делали из мухи слона», искажая полученный результат до неузнаваемости!
    Концепцию Лоренца, объясняющую данный феномен, символизирует таинственная кривая, известная как «аттрактор Лоренца»: странные изгибы линий, весьма похожие на два крыла бабочки (!) или на двойную спираль в трехмерном пространстве.

    Подобная форма свидетельствует о полной неупорядоченности, поскольку ни одна из точек или их комбинаций не повторяется.
    «Люди полагали возможным предсказание погоды на большие периоды времени потому, что в мире существуют физические феномены, которые вполне поддаются прогнозированию, например затмения и океанические течения, - пояснял свое открытие Лоренц. - Однако атмосфера - это совсем другая среда, со своими законами и непериодическими возмущениями. Изучая ее, я осознал, что любая непериодичная физическая система непредсказуема».

    Следуя собственным выводам, Лоренц предположил, что взмах крыла бабочки где-нибудь «на краю света» и в самом деле может стать причиной возникновения мощного торнадо чуть ли не в противоположной точке земного шара. И, как ни фантастично это звучит, ученый был весьма недалек от истины, поскольку в любой четкой системе всегда возникают некие незначительные погрешности, приводящие к непредсказуемым результатам и глобальным ошибкам.

    Кстати, яркой иллюстрацией обнаруженного Лоренцем «закономерного хаоса» может служить гениальное произведение Рэя Брэдбери «И грянул гром», в котором один из героев, отправившись в прошлое, нарушил маршрут и раздавил бабочку, что привело к необратимым последствиям - цепочка погрешностей привела к тому, что в США к власти вместо демократа пришел фашист.

(кадр из фильма "И грянул гром")
    Вот и получается, что погоду (впрочем, как и вспышки эпидемий, а также изменения роста популяций животных и многие другие апериодичные процессы) предсказать с точностью «до миллиметра» не представляется возможным.

    «Чтобы воспроизвести богатый спектр реальной погоды земного шара, ее чудесное многообразие, вряд ли можно желать чего-либо лучшего, чем эффект бабочки», - считает выдающийся американский ученый и публицист Джеймс Глейк, и в этом с ним абсолютно солидарны многие современные ученые.




Полина Караваева   15 сентября 2010   1575 0 5  


Рейтинг: +7




Тэги: эффект бабочки, погода, погрешность, ошибка, случайность, феномен

Рубрика: Феноменально!





Комментарии:

Екатерина Варламова # 15 сентября 2010 года   +2  
какая прелесть
Полина Караваева # 15 сентября 2010 года   +2  
Пасиб)))
Margaleta1945 # 15 сентября 2010 года   +1  
Как раз недавно фильм пересматривала. Спасибо!
Skarlet # 19 сентября 2010 года   +1  
а фильм я не смотрела почему-то... срочно бегу качать)))
Полина Караваева # 19 сентября 2010 года   0  
Хороший фильм, приключенческий)


Оставить свой комментарий


или войти если вы уже регистрировались.