¿Qué significan la teoría del caos y el efecto mariposa?

El efecto mariposa es un concepto de la teoría del caos. Se refiere a la dependencia de la sensibilidad a las condiciones iniciales. Pequeñas diferencias en la entrada se amplifican rápidamente en la salida. El efecto mariposa está en todas partes de la vida económica: China anunció el lanzamiento de misiles, y Hong Kong y Taiwán fluyeron 654.380 millones de dólares a Estados Unidos. El efecto mariposa, también conocido como efecto billar, es un término metafórico para un sistema caótico que es extremadamente sensible a los valores iniciales. También es la causa directa del caos en sistemas no lineales bajo ciertas condiciones (que pueden denominarse condiciones críticas o umbral). condiciones).

1. El origen del efecto mariposa El efecto mariposa se originó a partir del descubrimiento del meteorólogo estadounidense Lorenz a principios de los años 1960. Existe esta descripción en libros como "La leyenda del caos y la teoría fractal - Exploración de la singularidad": "Un día del invierno de 1961, Lorenz calculó el pronóstico del tiempo en la computadora Royal McBee. Para pronosticar el tiempo, Usó la computadora. Resolvió 13 ecuaciones que simulan la atmósfera de la Tierra. Para estudiar una secuencia larga, tomó un atajo y en lugar de ejecutar la computadora desde el principio, escribió directamente el resultado final como valor inicial para el cálculo. . Cruzando el pasillo y bajando a tomar un café, cuando regresó una hora más tarde, sucedió algo inesperado: pequeñas diferencias podían convertirse rápidamente en grandes diferencias en el rendimiento, por lo que Lorenz decidió que había descubierto un nuevo fenómeno: " "inestabilidad extrema de los valores iniciales" o "caos". También conocido como "efecto mariposa", ¡el aleteo de las mariposas asiáticas provocará en unos meses un tornado más potente que los fuertes vientos en Estados Unidos! Este descubrimiento es tan grave que Los científicos no lo entienden, y varias revistas científicas se han negado a publicar su artículo, pensando que va "contra el sentido común": si se sustituyen valores iniciales similares en determinadas ecuaciones, los resultados deberían ser similares, ¿cómo es posible? Son tan diferentes. ¡La razón es que el movimiento de las alas de la mariposa provoca cambios en el sistema de aire circundante, generando un flujo de aire débil, lo que a su vez provoca cambios correspondientes en el aire circundante u otros sistemas, lo que provoca reacciones en cadena y, en última instancia, conduce! a grandes cambios en otros sistemas. Lineal se refiere a la proporción y relación lineal entre cantidades, que representan movimientos regulares y suaves en el espacio y el tiempo; en lugar de Lineal se refiere a relaciones no proporcionales y no lineales, que se manifiestan como movimientos irregulares y mutaciones. Ejemplo: ¿Cuántas veces la visión de dos ojos es mayor que la visión de un ojo? Es fácil pensar que es dos veces, pero en realidad es de 6 a 10 veces. Esto es no lineal: 1+1 no es igual. 2. ¡La generación del láser no es lineal! Cuando el voltaje aplicado es pequeño, la luz se dispersa en todas direcciones; cuando el voltaje aplicado alcanza un cierto valor, de repente aparece un nuevo fenómeno: los átomos excitados parecen escuchar la orden de "alinearse". a la derecha" y emite luz monocromática con la misma fase y dirección, es decir, láser. La característica de la no linealidad es que abarca todas las ocupaciones y penetra en todos los campos, casi en todas partes. Se dice que está "en todas partes". Por ejemplo, el caos existe en el movimiento de los cuerpos celestes; las oscilaciones de la electricidad, la luz y las ondas sonoras caerán repentinamente en el caos; el campo geomagnético cambia de dirección 16 veces en 4 millones de años, también a causa del caos. Incluso los propios humanos son inherentemente no lineales: contrariamente al pensamiento tradicional, la electricidad del cerebro y los latidos del corazón de las personas sanas no son regulares, sino caóticos, y el caos es una manifestación de vitalidad. Los sistemas caóticos reaccionan más rápido a los estímulos externos que los sistemas no caóticos. Se puede ver que la no linealidad nos rodea y no se puede ocultar. Este fenómeno se llama dependencia sensible de las condiciones iniciales. En la predicción meteorológica, esto se conoce como “efecto mariposa”. ..... ""Lorenz explotó originalmente el efecto gaviota. ""Lorenz 1979 65438 + Conferencia en la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, Washington, 29 de febrero: 'Previsibilidad: una mariposa batiendo sus alas en Brasil estará en Dek. ¿Sudáfrica provoca tornados? ’”

En segundo lugar, la importancia del efecto mariposa.

Una pequeña mariposa que bate sus alas sobre un determinado lugar perturba el aire, lo que con el tiempo puede provocar una tormenta lejana. Esta es una metáfora de la previsión meteorológica a largo plazo y a gran escala, que a menudo tiene consecuencias graves e impredecibles debido a factores diminutos. Las pequeñas desviaciones son inevitables, lo que hace que los pronósticos meteorológicos a largo plazo sean impredecibles o inexactos. Esto es como jugar al billar, al ajedrez y otras actividades humanas, que a menudo están "a miles de kilómetros de distancia, con una ligera diferencia", y "un movimiento descuidado puede llevar a la pérdida de todo el juego". El pronóstico meteorológico a gran escala a largo plazo es la observación, el cálculo, el análisis y el juicio del complejo sistema de la atmósfera terrestre, que se ve afectado y restringido por una variedad de factores que cambian en cualquier momento y en cualquier lugar. Se puede considerar que es difícil predecir con precisión su efecto integral y que el efecto mariposa es inevitable. Nuestros sujetos de investigación humanos también involucran otros sistemas complejos (incluidos los "sistemas naturales" y los "sistemas sociales"). Sus limitaciones internas también son complejas y su "efecto mariposa" es inevitable. El "efecto mariposa actual" o "efecto mariposa generalizado" no se limita al efecto mariposa original de Lorenz que sólo se utiliza en la predicción meteorológica, sino que es sinónimo de que todos los sistemas complejos son extremadamente sensibles a los valores iniciales, lo que significa que para todos los sistemas complejos se dice que bajo ciertas "condiciones umbral", su comportamiento futuro a largo plazo y a gran escala es extremadamente sensible a pequeños cambios o desviaciones en las condiciones iniciales, es decir, pequeños cambios o desviaciones en el valor inicial conducirán a enormes perspectivas de futuro.

3. El mecanismo intrínseco del efecto mariposa El llamado sistema complejo se refiere a un sistema no lineal que exhibe fenómenos caóticos o comportamiento caótico en condiciones críticas. La ecuación dinámica de un sistema no lineal contiene términos no lineales, que es una descripción matemática del mecanismo de acoplamiento cruzado de múltiples factores en el sistema no lineal. Es precisamente debido a este "mecanismo de acoplamiento cruzado multifactorial" que la sensibilidad inicial del sistema complejo, es decir, el efecto mariposa, conduce al comportamiento caótico del sistema complejo. En la actualidad, la investigación sobre ciencia no lineal y ciencia del caos está en auge, lo que marca la transición y evolución de la comprensión humana de los fenómenos naturales y sociales a una etapa más profunda y compleja. Desde un punto de vista despectivo, el efecto mariposa a menudo da a las personas una sensación de crisis en la que el comportamiento futuro es impredecible, pero desde un punto de vista positivo, el efecto mariposa nos permite "ser cautelosos y hacer progresos rápidos" en un momento dado. costo relativamente pequeño para controlar el caos" y recibir enormes "bendiciones" en el futuro. El efecto mariposa es una metáfora, no un huracán provocado por mariposas.

En febrero de 65438, Lorenz señaló en un discurso en la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Washington que una mariposa batiendo sus alas en Brasil podría provocar un tornado en Texas. Su discurso y conclusión dejaron una profunda impresión en la gente. Desde entonces, el llamado "efecto mariposa" se ha extendido como la pólvora y ha ganado fama en todas partes.

La razón por la que El efecto mariposa es fascinante, emocionante y estimulante no sólo radica en su audaz imaginación y su encantador color estético, sino también en su profunda connotación científica y su inherente encanto filosófico. La teoría del caos cree que en un sistema caótico, cambios muy pequeños en las condiciones iniciales, después de una amplificación continua, causarán enormes diferencias en su estado futuro. Podemos utilizar una canción popular en Occidente para ilustrar esta imagen.