Что такое теория хаоса? Кратко

Теория хаоса представляет собой область математики, изучающей, каким образом малые изменения в исходных условиях способны, применительно к сложным динамическим системам, вести к широкому разбросу результирующих данных. Теория хаоса оказалась применима на практике в самых разных отраслях знания, включая метеорологию, биологию и физику. Хотя системы, типичные для указанных научных дисциплин, являются по сути своей детерминированными и не должны содержать случайных элементов, то хаотичное поведение, которое, со всей очевидностью, проявляют порой эти системы, делает соответствующее прогнозирование весьма затруднительным. Зачинателем теории хаоса был американский математик и метеоролог Эдвард Лоренц (1917-2008). В1961 году Лоренц с помощью компьютера строил модель, предназначенную для прогнозирования погоды. Начал он с ввода данных таких взаимосвязанных переменных, как температура, влажность, атмосферное давление и сила и направление ветра. Впервые запустив программу, он ввел с клавиатуры число .506127 для одной из переменных. Затем, работая с той же программой снова, он ввел сокращенный вариант - .506.И обнаружилось, что прогноз погоды во втором случае существенно отличался от первоначального.

Столь малое значение - .000127, составлявшее разницу между вводимыми данными, обернулось колоссальной разницей в конечном результате.

В1963 году коллеги Лоренца заметили, что если он был прав в своих наблюдениях, то «един взмах крыльев чайки способен навеки изменить картину погоды». В1972 году, озаглавив свою научную статью «Взмах крыльев бабочки в Бразилии вызовет торнадо в штате Техас», Лоренц обозначил проблему. И таким образом теория хаоса получила свое популярное имя: «эффект бабочки». Разумеется, единый взмах крыльев бабочки сам по себе не способен породить торнадо - свою роль играют и многие другие факторы. Однако же если немного видоизменить метафору - одна соломинка способна сломать спину верблюду.

Несмотря на свое название, теория хаоса использует строгий математический аппарат и помогает прояснить скрытый порядок, таящийся в основе, казалось бы, совершенно неупорядоченных систем. Причем охват явлений очень широк: от факторов риска эпилептического припадка до вихревых воздушных потоков, тормозящих движение транспортных средств, и от колебаний численности диких животных в природных популяциях до спадов и подъемов трафика на перегруженных городских улицах.