в вишлисте
Личная скидка {{ profile.personalDiscount.discount }}%
в корзине
на сумму
До бесплатной доставки
осталось
{{ cartCount }}
Корзина
Доставим в город {{ headerCity.name }}
сегодня за  бесплатно от {{ headerCity.estimatesMin }} до {{ headerCity.estimatesMax }}  бесплатно
В город {{ headerCity.name }}
пока не доставляем
Посмотрите
другие города
Город, населенный пункт
{{ city.region }}
Сюда пока не доставляем книги
Научпоп
Наглядная модель хаоса и «эффект бабочки»
13 июля 1100 просмотров
Научпоп
Наглядная модель хаоса и «эффект бабочки»
13 июля 1100 просмотров

Антон Бахарев
Антон Бахарев

Новинка МИФа — книга «Ритм Вселенной» из направления «Научпоп» — лично для меня сродни детскому ростомеру на дверном косяке. Она начинается с мерцания светлячков на берегу реки летней ночью. Можно сказать, что это рост, называемый в народе «под стол пешком ходить». Однако с каждой страницей ты отмечаешь свои новые вехи и становишься выше.

В данный момент я «дорос» до «странных аттракторов» и синхронизированного хаоса. Это настолько интересно, что надо сделать передышку. Завтра к утру вырасту еще немного, а пока расскажу кое-что из усвоенного.

Хаос

У многих из нас успели сложиться неправильные представления о хаосе. Частично эта путаница объясняется самим словом хаос. В обыденном смысле хаос означает совершенный беспорядок. Однако в техническом смысле хаос означает состояние, которое лишь кажется случайным, но на самом деле порождается неслучайными законами.

Как таковой, хаос занимает некое промежуточное (и малоизученное) положение между порядком и беспорядком.

Он кажется непредсказуемым лишь на первый взгляд, поскольку в действительности содержит в себе зашифрованные закономерности и подчиняется жестким правилам. Он достаточно предсказуем на коротком отрезке времени, но непредсказуем на длительном. К тому же он никогда не повторяется: его поведение носит непериодический характер.

Наглядная модель хаоса

Хаос наглядно иллюстрируется хитроумным изобретением, странным и в то же время прекрасным — настольным водяным колесом.

Пластиковое колесо вращается в плоскости, слегка наклоненной по отношению к  горизонту. При нажатии на переключатель вода автоматически подкачивается в  подвесной коллектор (перфорированный рукав), а затем выпускается через десятки маленьких отверстий в раздельные камеры, расположенные по периметру колеса. В нижней части каждой такой камеры вода просачивается через микроканал и собирается в резервуаре, помещенном под колесом, откуда она закачивается обратно через упомянутые выше отверстия.

Иллюстрация из книги.

При включении этого агрегата поначалу не происходит ничего примечательного. Колесо остается неподвижным. Как только камеры оказываются заполненными до предела, колесо становится неустойчивым (верхняя часть перевешивает) и начинает качаться (поворачиваться) в одном направлении подобно маятнику, который был поднят вертикально вверх, а затем отпущен.

Этот поворот приводит к тому, что под отверстиями коллектора оказывается новая совокупность камер, а камеры, заполненные водой, автоматически выводятся из-под отверстий.

Вскоре у вас создается ощущение, что вы наблюдаете определенную закономерность: колесо постоянно поворачивается в одном направлении (например, против часовой стрелки).

Однако через какое-то время эти повороты становятся все более замедленными. Наконец, колесо, пытаясь совершить свой последний поворот, останавливается, после чего начинает двигаться в противоположном направлении, на сей раз поворачиваясь по часовой стрелке.

Еще через какое-то время в поведении колеса вырисовывается определенная картина: бессистемная, случайная последовательность вращений то по часовой стрелке, то против, совершаемых в непредсказуемые моменты времени. Например, колесо может повернуться три раза по часовой стрелке, затем один раз против, затем четыре раза по часовой стрелке, после чего семь раз против часовой стрелки и т. д.

Это движение никогда не затухает и никогда не повторяется.

Микроскопическая разница переменных

Самое удивительное здесь заключается в том, что вращение колеса носит совершенно случайный, непредсказуемый характер, несмотря на то что в самом механизме, который приводит в движение это колесо, нет ничего случайного. Вода подается в него с постоянной скоростью. Тем не менее складывается впечатление, будто колесо не  может выбрать для себя какое-то определенное поведение, и поэтому начинает вести себя бессистемно.

Более того, его поведение невозможно воспроизвести, повторить.

Когда вы в следующий раз запустите это колесо, картина его вращений окажется другой. Как бы вы ни старались обеспечить неизменность исходных условий от одного запуска к другому, в лучшем случае колесо будет повторять картину своего поведения лишь в течение короткого времени, а затем станет отклоняться от нее все больше и больше, и в конечном счете у этой картины уже не останется ничего общего с предыдущим поведением колеса.

«Эффект бабочки»

Разумеется, если бы удалось создать абсолютно идентичные начальные условия, то колесо в точности воспроизводило бы свое предыдущее поведение. Однако в реальном мире переменные от случая к случаю не повторяются в точности.

Даже микроскопической разницы — лишней капли воды в какой-либо из камер, оставшейся от предыдущего эксперимента, или колебания воздуха в результате выдоха, совершенного кем-либо из взволнованных наблюдателей, — будет достаточно для того, чтобы изменить движение колеса.

Поначалу это изменение будет незаметным, но уже очень скоро приведет к непредсказуемым последствиям.

Таким образом, характерные особенности хаоса таковы: предсказуемость на коротком отрезке времени и непредсказуемость на продолжительном отрезке времени вследствие действия «эффекта бабочки».

Застегните пуговицы своей рубашки не сверху вниз, а снизу вверх — и вы даже не  представляете, насколько по-другому может сложиться ваша жизнь через несколько лет. Это вовсе не преувеличение. Дело в том, что в своей повседневной жизни мы привыкли двигаться по определенным траекториям. Между тем мы не имеем ни малейшего представления о том, как сложится наша судьба, если мы начнем двигаться по непривычным для себя траекториям.

Но чтобы не повредиться рассудком, человек вынужден исходить из того, что любые мелкие нестандартные решения, принимаемые им, не повлекут за собой сколь-нибудь существенных последствий для него.

***

Узнайте больше об удивительных свойствах окружающего мира из книги «Ритм Вселенной».

Фотографии в посте — источник.

Рубрика
Научпоп

Похожие статьи