Преди 65 години бе издадена историята на класика на американската фантастика Парадайс Бредбъри „И гръм рок”. В него се описва пътуване в далечното минало, където един от героите случайно смаза пеперуда. Това доведе до непредвидими последици, коренно промени бъдещето. В началото на 60-те години Едуард Лоренц, млад асистент в отдела по метеорология на Масачузетския технологичен институт, получи редица необичайни диаграми. Формата им наподобяваше крилата на пеперуда, а големият почитател на научната фантастика Лоренц веднага нарече модела, който откри, „ефектът на пеперудата“. Скоро тя се превръща в универсална концепция, обясняваща много мистериозни явления, когато незначителните събития водят до грандиозни последици като тайфуни, мащабни епидемии или слизане на колосални ледници от купола на Антарктида.
Грешки с кръгла стойност
Всъщност ефектът на пеперудата далеч не е проста идея, извлечена от много сложна теория на математическия хаос. Всичко започна, когато Лоренц се опита да създаде набор от компютърни програми, които биха могли да предскажат дългосрочни климатични промени. Един ден той не закръгли хилядните метеорологични стойности като сила на вятъра, влажност и атмосферно налягане. Изведнъж това доведе до феноменален резултат. Оказа се, че тези малки промени в данните напълно промениха дългосрочната прогноза.
Едуард Лоренц.
В продължение на цяло десетилетие Лоренц усъвършенства теорията си, но става известна благодарение на решителността на друг метеоролог. През 1972 г. се провежда престижна международна конференция, но Лоренц не успява да представи заглавието на доклада. Изобщо не остана време и това беше смело направено от неговия колега, като даде на работата напълно неакадемично заглавие „Прогнозиране: Ще накара ли пеперуда в Бразилия да причини торнадо в Тексас?“Именно от този момент започват разгорещени дискусии за ефекта на пеперудата от Лоренц.
В тази ранна работа Лоренц се опита да докаже, че далечните последствия от незначителни атмосферни аномалии представляват два завладяващи проблема. Първо, не трябва да критикувате прогнозите за времето и да се подигравате със прогнозите, защото се оказва, че е почти невъзможно да се създаде точна карта на времето в дългосрочен план. Второ, в много процеси е просто невъзможно да „хванеш пеперуда“и да идентифицираш тази повратна точка, която води до реален краен резултат.
Най-общо казано, много философи са много предпазливи към „пеперудите на Лоренц“. в крайна сметка, ако малките неточности в някои природни явления имат толкова голямо значение, тогава може да се твърди, че светът ни е някак напълно непредсказуем …
Промоционално видео:
Раждането и смъртта на торнадо
Според класациите на Лоренц, безбройните естествени взаимовръзки могат не само да причинят торнадо с размахване на криле на пеперуда, но и да потушат ураган в пъпката. По този начин, ако човек се намеси в заобикалящата ни природа, например, нарушава екологичния баланс, тогава едва ли някога ще разберем със сигурност какво би станало при алтернативния сценарий „Земята без хора“. И всичко това е така, защото всички последващи промени са много трудни за проследяване и възстановяване на последователността на събитията.
Дори през живота си Лоренц с тъга отбелязва, че повечето климатолози около него възприемат оригиналните му конструкции точно обратното. Най-важната мисъл в теорията на Лоренц е, че просто не можем лесно да проследим значимо събитие и неговата връзка с настоящето. Утвърждавайки, че размахването на криле на пеперуда може да предизвика буря, трябва незабавно да преминем към следващия въпрос: как можем уверено да твърдим, че именно тази атмосферна аномалия е причина за раждането, а не смъртта на смазващ торнадо?
Оказва се, че изследванията на Лоренц предоставят възможност да се разгледа проблемът на причинно-следствените връзки по нов начин, но не съдържа прости отговори, за да се предскаже бъдещето.
Тайни за времето в кухнята
Като метеоролог Лоренц се опита да обясни много от загадките на „метеорологичната кухня“с помощта на открития от него феномен. Според смелото му предположение. причината за най-мощните бури, които се раждат в Мексиканския залив, може да е малка метеорологична аномалия в Южния Атлантически океан.
Компютърен метеорологичен модел, създаден от Едуард Лоренц.
След смъртта на учения през 2008 г. редица латиноамерикански синоптици се опитаха да свържат ефекта на пеперудата с невероятния тихоокеански феномен Ел Ниньо. По неразбираем начин тази периодична атмосферна аномалия по някакъв начин влияе върху раждането на опустошителните торнадо, причинявайки загуби за милиарди долари на южните щати на Съединените щати.
В същото време много американски теоретици на конспирация са просто сигурни, че отдавна се опитват да изведат „метеорологични пеперуди“, които могат да причинят бури в различни части на света на тайните тренировъчни площадки на Пентагона. Във всеки случай това може да е истински предпазител за хипотетично „климатично оръжие“, за което се говори много напоследък.
Основният параметър тук е ураганният вятър като една от областите на изследвания в атмосферната физика. Тази наука се опитва да предвиди траекториите на движение на въздушните вихри от много години, но все още не може да предскаже силата им и следователно мащаба на възможното унищожаване.
Уравнение на урагана
От четвърт век метеоролозите работят усилено за създаването на надеждни компютърни модели за лошо време. Препънката тук е така нареченото ураганно уравнение, което не може да бъде решено въз основа на класическите идеи за механизма на неговото формиране. Можете да си представите, че някъде в югоизточната част на Карибите се образува мощен ураган. Там потоци от топъл и влажен въздух срещат студени ветрове от Андите. Интензивната кондензация на водни пари се получава с образуването на гъста облачна покривка. Ако обаче се опитаме да зададем всички необходими параметри, по никакъв начин няма да можем да определим хода и да увеличим силата на вятъра. По-специално, прогнозната скорост на вятъра винаги ще бъде много по-ниска, отколкото в действителност.
Стартиране на GPS сонда.
Известно е, че колкото по-силен е вятърът, толкова повече вълни са на водната повърхност. Вълните тук действат като естествена „грапавост“на водната повърхност, срещу която въздушните течения „се втриват“. Междувременно, ако вземем предвид баланса между вложената енергия и нейното усвояване поради триенето, тогава се оказва, че колкото по-силен е вятърът, толкова по-голямо ще бъде това поглъщане. Тоест вълните трябва да гасят вятъра, точно както в името на култовото произведение на братя Стругацки, но в действителност това не се случва.
Хипотезата на руските геофизици
В края на миналия век група служители на отдела за нелинейни геофизични процеси на Института по приложна физика на Руската академия на науките от Нижни Новгород излагат много необичайна хипотеза. Въз основа на принципите на теорията на Лоренц те предположиха, че драйвът на океанската повърхност парадоксално намалява с увеличаване на вятъра.
Тогава през 2003 г. в списание Gage е публикувана статия на американския изследовател Кери Емануел, описваща подобно явление. В своите заключения той разчита на дългосрочни данни за скоростта на вятъра вътре в тропическите циклони, използвайки падащи GPS сонди от Националния център за наблюдение на ураганите за урагани и атмосфера в САЩ. Въз основа на обобщаването на резултатите от тези измервания се оказа, че коефициентът на съпротивление на морската повърхност е значително по-нисък от стойността, получена при изчисленията на конвенционалните ветрове.
Руски учени изследват "ефекта на пеперудата, който генерира урагани" върху уникална инсталация "Комплекс от мащабни геофизични стойки", състояща се от басейн с високоскоростен канал на вятърна вълна. Днес този комплекс е включен в списъка с инсталации с национално значение в Русия.
Мрежа за улов на "ураганови пеперуди"
Експериментите на нижегородските геофизици дават невероятни резултати. С помощта на високоскоростна видеокамера, заснемаща до половин милион кадъра в секунда, беше възможно да се запишат невероятните процеси на раждането на „пеперуди от ураган“. Така възникна разбиране за механизма на появата на ураганните ветрове при появата на буря. Стана ясно, че на определен етап въздушните течения на нарастващия тайфун се втулват над вълните, като планер на хидрофора или колосален екраноплан. В същото време въздушната маса образува "възглавница от пяна" от твърди агнета над вълните, което изглажда вълнението. В този случай устойчивостта на въздушните потоци над морската повърхност рязко пада.
Учените преброиха капчиците и разбраха, че е намерен най-ефективният механизъм за генериране на пръски, което значително променя картината на появата на урагани. Преди се смяташе, че пръски се образуват при разкъсване на плаващи мехурчета и тяхното количество е несравнимо по-малко. Оказа се, че ако преизчислим резултатите от експеримента в Нижни Новгород за лабораторни експерименти за естествени условия, тогава формирането на ураганни ветрове става ясно. Учените разбраха, че вятърът е ефективен механизъм за притока на енергия в чудовищната сила и се доближиха до предсказването на разрушителната способност на ураган.
Въпреки това, „ефектът на пеперудата от Лоренц“беше открит и в науките, много далеч от метеорологията.
Насекоми от финансови кризи
Преди десетилетие няколко ентусиасти от виртуалния клуб на феновете на финансовите прогнози Smartmoney започнаха да изследват пазара „според Лоренц“и веднага хванаха „пеперудата на финансовата криза“. Оказва се, че нарастващата група от логистични проблеми на Sony може да окаже критично въздействие върху цяла мрежа от акционери, продавачи и инвеститори. Така на уебсайта на Smartmoney се появи зловеща прогноза: „Една пеперуда, в случая японската пеперуда, стартира цял критичен процес в световната верига от партньори“. За съжаление никой не слушаше необичайното мнение на „икономическите аматьори“. И избухна кризата през 2008 г. …