Di tempo e ali - Come funziona la teoria del caos

Mar 02 2014
La teoria del caos è l'idea che l'universo ordinato e ossequioso che diamo per scontato possa essere l'eccezione alla regola. Ulteriori informazioni sulla teoria del caos.

Di Tempo E Ali

Sembra una strana giustapposizione oggi: negli anni '60, la NASA stava lanciando con successo gli astronauti in orbita mentre i meteorologi stavano lottando per fare previsioni accurate. Solo nel 1962, due feroci tempeste colsero i meteorologi statunitensi con i loro proverbiali pantaloni abbassati. La prima, nota come Tempesta del Mercoledì delle Ceneri, è sbarcata il 6 marzo e ha quasi spazzato via alcune città dell'Atlantico centrale. Quando il nord-est si è finalmente ritirato, 40 persone erano morte e i residenti dalla Carolina del Nord a New York hanno dovuto affrontare danni alla proprietà per un valore di $ 200 milioni di dollari [fonte: Dance]. La seconda tempesta - il "Big Blow" - ha colpito la costa opposta il 12 ottobre, colpendo California, Washington, Oregon e Canada sud-occidentale con venti quasi uragani. La Metropolitan Life Insurance Company ha dichiarato la tempesta, che ha causato danni da $ 230 a $ 280 milioni, il peggior disastro naturale del 1962 [fonte: Leggi ].

Molti scienziati credevano che i supercomputer fossero la chiave per evitare simili catastrofi meteorologiche. Introdotti negli anni '60, questi potenti computer delle dimensioni di una stanza offrivano finalmente una potenza di elaborazione sufficiente per rilevare una serie di condizioni atmosferiche iniziali, elaborare i numeri e sputare previsioni accurate.

Un ricercatore del MIT, Edward Lorenz, aveva uno di questi primi computer in esecuzione nel suo ufficio. In questa goffa macchina, Lorenz ha inserito un modello computazionale semplificato composto da 12 calcoli meteorologici. Le equazioni hanno analizzato le variabili di base - temperatura, pressione, velocità del vento - e sputato una previsione meteorologica simulata. Per "vedere" questo tempo, Lorenz seleziona una variabile e poi fa stampare al computer come quella variabile è cambiata nel tempo. Con un po' di estro artistico, ha ordinato al computer di stampare un certo numero di spazi bianchi seguiti dalla lettera "a" oltre a semplici risultati numerici. Ciò ha prodotto una rappresentazione grafica della variabile studiata: la lettera "a" serpeggiava attraverso la pagina, tanto capricciosa quanto il tempo che stava simulando.

Un giorno del 1961, una particolare sequenza di output attirò l'attenzione di Lorenz. Ha deciso di ripetere il calcolo, ma per risparmiare tempo è partito da metà corsa. Utilizzando la stampa precedente, ha selezionato i numeri a metà della serie come condizioni iniziali. Inserì questi valori, riprese il calcolo e se ne andò a prendere un caffè. Quando è tornato, è rimasto sbalordito nello scoprire che la seconda corsa non aveva prodotto risultati identici alla prima. Il modello di output avrebbe dovuto essere lo stesso, ma il secondo grafico si è discostato notevolmente dal primo dopo poco tempo. Lorenz all'inizio pensò che il suo computer, notoriamente schizzinoso, non funzionasse correttamente. Poi ha scoperto il problema: i numeri che aveva inserito dalla stampa contenevano solo tre cifre, mentre la memoria del computer ne consentiva sei.

Lorenz ha scoperto con il tempo ciò che Poincaré aveva scoperto con i corpi celesti interagenti: alcuni sistemi complessi mostrano una dipendenza sensibile dalle condizioni iniziali. Modifica queste condizioni anche leggermente e otterrai risultati completamente diversi. Le previsioni meteorologiche, realizzò Lorenz, erano tutt'altro che uno sforzo inutile perché nessuno avrebbe mai potuto quantificare con certezza le condizioni atmosferiche. Per aiutare le persone a comprendere questo concetto, ha invocato l'idea di un animale che sbatte le ali, il che creerebbe una piccola area di turbolenza, che sarebbe poi ingrandita nel tempo e nella distanza in cambiamenti meteorologici catastrofici. All'inizio Lorenz prediligeva le ali di un gabbiano. Ma nel 1972, mentre si preparava per una presentazione a una conferenza, un collega gli suggerì di cambiare il suo titolo in qualcosa di un po' più poetico: "Prevedibilità:Butterfly Effect è diventata la metafora permanente delle sfide delle previsioni meteorologiche e del caos stesso.

Lorenz poteva essere soddisfatto dei risultati del suo esperimento al computer, ma sospettava di trovarsi sulla soglia di qualcosa di più grande, qualcosa di profondo. I suoi ormai famosi "esperimenti in padella" hanno aperto le porte a questo mondo selvaggio e meraviglioso che oggi conosciamo come caos.