혼돈은 무작위가 아닙니다: 복잡한 시스템 과학자가 설명합니다

Oct 08 2021
세상은 종종 혼돈스러워 보이고 사건은 무작위로 발생하는 것처럼 보이지만 혼돈과 무작위성의 차이점은 무엇입니까?
나비의 날갯짓과 같은 작은 변화는 혼란스러운 시스템에서 다운스트림으로 증폭될 수 있습니다. 교육 이미지 / 게티 이미지

Chaos는 쥬라기 공원에서 맹렬히 달리는 공룡이나 거실을 황폐화시키는 내 친구의 유아의 이미지를 연상시킵니다.

A의 혼돈의 세계 , 당신은 무엇을 기대해야하는지 알 수 없다. 어떤 종류의 임의적 충동에 의해 추진되는 일들이 항상 일어나고 있습니다.

그러나 혼돈은 날씨 나 유아의 행동 과 같은 특정 시스템 이 근본적으로 예측할 수 없는 방식과 관련하여 물리학 및 기후 과학과 관련하여 더 깊은 의미를 갖습니다 .

과학자들은 혼돈을 현재 순간의 작은 변화가 장기적으로 예측할 수 없게 만드는 증폭된 효과로 정의합니다. 거의 동일한 두 개의 스토리 라인을 그리십시오. 한 버전에서는 두 사람이 기차역에서 서로 부딪힙니다. 그러나 다른 쪽에서는 기차가 10초 일찍 도착하고 회의가 일어나지 않습니다. 그때부터 두 플롯 라인은 완전히 다를 수 있습니다.

일반적으로 이러한 작은 세부 사항은 중요하지 않지만 때로는 작은 차이가 계속해서 복잡해지는 결과를 낳습니다. 그리고 그 혼합이 혼돈을 초래합니다.

1960년대와 70년대의 충격적인 일련의 발견은 혼돈을 만드는 것이 얼마나 쉬운지를 보여주었습니다. 할아버지 시계의 흔들리는 진자보다 더 예측 가능한 것은 없습니다. 그러나 다른 차축을 추가하여 진자를 중간에 분리하면 스윙을 예측할 수 없게 됩니다.

기차가 몇 초 더 빨리 도착하면 군중 속에서 누가 만나지 않습니까?

혼돈은 무작위와 다릅니다.

으로 복잡한 시스템 과학자 , 나는에 대해 많은 생각 무작위로 무엇을 .

카드팩과 날씨의 차이점은 무엇인가요? 당신은 다음 포커 핸드를 예측할 수 없습니다. 가능하다면 카지노에서 당신을 쫓아낼 것입니다. 반면에 내일의 날씨는 추측할 수 있습니다. 하지만 지금부터 2주 후의 날씨는 어떻습니까? 아니면 지금부터 1년?

카드나 주사위와 같은 무작위성은 올바른 정보가 없기 때문에 예측할 수 없습니다. 혼돈은 무작위와 예측 가능 사이 어딘가에 있습니다. 혼돈 시스템의 특징은 급류 또는 생태계 에서와 같이 시간이 지남에 따라 빠르게 분해되는 단기 예측 가능성입니다 .

혼돈 이론이 중요한 이유

아이작 뉴턴(Isaac Newton)은 물리학을 시계 장치 우주를 지배하는 일련의 규칙으로 상상했습니다. 그러나 혼돈 이론은 가장 엄격한 규칙과 거의 완벽한 정보 조차도 예측할 수 없는 결과를 초래할 수 있음을 증명합니다 .

이러한 실현은 어떤 종류의 사물이 전혀 예측 가능한지 결정하는 데 실용적인 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 혼돈 때문에 어떤 날씨 앱도 지금부터 2주 후의 날씨를 알려줄 수 없습니다.

반면에, 더 넓은 예측은 여전히 ​​가능합니다. 지금부터 1년 후의 날씨를 예측할 수는 없지만 올해 이맘때의 날씨는 여전히 알고 있습니다. 그렇기 때문에 날씨가 좋지 않을 때도 기후를 예측할 수 있습니다 . 혼돈과 무작위성에 대한 이론은 과학자들이 어떤 종류의 예측이 타당하고 그렇지 않은지를 분류하는 데 도움이 됩니다.

카오스는 날씨가 예측 가능한 반면 날씨는 예측할 수 없는 이유를 설명할 수 있습니다.

Mitchell Newberry 는 University of Michigan의 복합 시스템 조교수입니다.

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