나비 효과가 Ashton Kutcher와 Amy Smart가 주연 한 끔찍한 2004년 영화 라고 생각했다면 다시 생각해 보십시오. 영화는 훨씬 더 오래된 개념에 대한 새로운 해석이었습니다.
나비 효과는 작고 겉보기에 사소해 보이는 사건이 궁극적으로 훨씬 더 큰 결과를 초래할 수 있다는 아이디어입니다. 즉, 매우 복잡한 시스템에 비선형 영향을 미칩니다. 예를 들어, 나비가 인도에서 날개를 퍼덕일 때 기압의 작은 변화가 결국 아이오와에서 토네이도를 일으킬 수 있습니다.
앞서 언급한 영화에서 커쳐의 캐릭터는 어린 시절로 시간 여행을 하는 방법을 찾습니다. 그는 이 여행을 할 때마다 작은 일을 다르게 하곤 합니다. 하지만 그 작은 변화가 결국 그의 성인 생활에 중대한(그리고 끔찍한) 영향을 미치게 됩니다.
"나비 효과"라는 용어는 1960년대에 기상 패턴을 연구하던 매사추세츠 공과 대학의 기상학 교수인 Edward Lorenz에 의해 만들어졌습니다 . 그는 서로 가까운 현재 날씨를 나타내는 두 시작점을 비교하면 곧 멀어질 것이고 나중에 한 지역은 심한 폭풍으로 끝날 수 있고 다른 지역은 잔잔할 수 있다는 것을 보여주는 모델을 고안했습니다.
당시 기상통계학자들은 과거의 기록을 바탕으로 미래의 날씨를 예측할 수 있어야 지금과 같은 상황에서 어떤 일이 일어났는지 알 수 있어야 한다고 생각했습니다. 로렌츠는 회의적이었습니다. 그는 다양한 날씨 시뮬레이션을 테스트하기 위해 컴퓨터 프로그램을 실행하고 있었고 한 변수를 .506127에서 .506으로 반올림하면 시뮬레이션 에서 2개월 간의 날씨 예측이 극적으로 변경 된다는 것을 발견했습니다 .
그의 요점은 인간 이 자연의 놀라운 복잡성을 측정 할 수 있는 능력이 없기 때문에 장거리 일기 예보가 사실상 불가능하다는 것 입니다. 피벗 포인트로 작용하여 훨씬 더 큰 결과를 초래할 수 있는 미세한 변수가 너무 많습니다.
과학 저널리스트인 Peter Dizikes 는 Boston Globe에 이렇게 썼습니다 .
따라서 사람들은 종종 나비 효과가 작은 변화가 큰 결과를 초래할 수 있음을 의미한다고 생각하지만(그리고 우리는 이러한 진행 상황을 추적하여 어떤 변화가 무엇을 일으켰는지 확인할 수 있음), Lorenz는 이러한 변화를 추적 할 수 없다고 말하려고 했습니다 . 날씨 패턴이 다른 방향으로 바뀌는 원인이 무엇인지 정확히 알지 못합니다.
Lorenz는 1963년 " Deterministic Nonperiodic Flow "라는 제목의 논문에서 자신의 작업을 대중에게 소개할 때 이것을 "초기 조건에 대한 민감한 의존성"이라고 불렀습니다 . (그가 이 주제에 대한 이후의 연설에서 "나비 효과"라는 용어를 만들었습니다.) 이 논문은 적어도 처음에는 다른 연구자들에 의해 거의 인용되지 않았습니다.
나비 효과와 혼돈 이론
나중에 다른 과학자들은 로렌츠의 발견의 중요성을 깨달았습니다. 그의 통찰력 은 본질적으로 예측할 수 없는 시스템의 행동을 예측하려는 아이디어인 혼돈 이론으로 알려진 수학 한 분야의 기초를 마련했습니다 .
나비 효과의 사례를 매일 볼 수 있습니다. 날씨는 한 가지 예일 뿐입니다. 기후 변화는 또 다른 문제입니다. 결과적으로 온난화 기후가 북미의 고산 나비 종에 영향을 미치고 있기 때문입니다.
지역 생태학자인 알레산드로 필라졸라(Alessandro Filazzola)는 "기후 변화는 일부 종에게는 너무 덥거나 다른 종에게는 너무 건조해지는 등 몇 가지 큰 영향을 미칠 것으로 예상되지만 더 작고 간접적인 영향도 거의 무한대로 발생할 것"이라고 말했다. 데이터 과학자이자 University of Alberta의 박사 후 연구원입니다.
" 우리 연구 에서 우리는 간접적인 영향 중 하나를 살펴보고 미래의 기후가 나비와 그 숙주 식물의 공간적 위치에서 어떻게 천천히 불일치를 야기하는지 보았습니다. 애벌레로서 이 나비는 이러한 유형의 식물 종만 먹으므로 모든 불일치 범위에 있으면 나비가 감소합니다."
그는 우리가 잠시 멈추고 먹이 그물에 있는 다른 모든 종을 생각한다면 갑자기 한 마리의 작은 나비가 아니라 많은 종이 영향을 받을 가능성이 있다고 덧붙입니다. 이것이 나비 효과가 큰 규모로 작용하는 것입니다.
"예를 들어, 나비를 잡아먹는 동물과 그 동물을 잡아먹는 동물, 아니면 다른 곤충 종을 모두 함께 잡아먹거나 다른 나비를 잡아먹는다면? 우리 나비는 한 종류의 식물만 먹기 때문에 우리 프로젝트는 상당히 통제되었습니다. 그러나 전체 생태계를 고려할 때 논리가 유지됩니다(측정하기가 더 까다롭습니다)."
하나의 작은 변화가 어떻게 순식간에 많은 의도하지 않은 결과를 초래할 수 있는지 고려하기 시작할 때 자연스럽게 우려할 만한 이유가 있습니다.
예를 들어, 수력발전 댐 건설 을 제한하면 특정 유형의 환경 피해를 줄일 수 있습니다. 그러나 이러한 잠재적인 청정 에너지원을 제거할 때 우리는 지구 온난화를 가속화하는 화석 연료에 의존하는 경향이 있습니다. 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위한 바이오 연료 보조금 은 인류의 가장 가난한 부분에 영향을 미치는 열대 우림 파괴, 담수 폐기물 및 식품 가격 인상을 증가시켰습니다.
그러면 해를 입힐 염려 없이 어떻게 우리의 삶에서 많은 일을 할 수 있습니까? Filazzola는 나비를 예로 들어 설명합니다.
"간접적 영향에 대한 더 나은 이해는 아마도 이러한 영향을 완화하기 위한 가장 중요한 단계 중 하나일 것입니다. 더 간단하게 말해서, 자연을 원래 상태에 가깝게 유지하는 것이 실제로 가장 중요한 것입니다."라고 그는 말합니다. "생태계는 매우 복잡하고 단일 종의 손실은 인지된 영향이 없을 수도 있지만 전체 시스템에 연쇄적인 영향을 미칠 수 있습니다." 예를 들어, 옐로스톤 공원에 늑대를 다시 도입하면 비버 개체수가 증가하고 버드나무와 아스펜 식물의 수가 증가했으며 새, 코요테 및 곰에게 먹이를 제공하는 등의 이점이 있었습니다.
그런 다음 나비 효과가 우리 개인의 삶에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 고려합니다. 지구상에 거의 80억 명의 인간이 살고 있는데 단 한 사람이 지구 전체에 울려 퍼지는 변화를 만들 수 있습니까?
Filazzola는 자신의 개인적인 행동이 간접적으로 미치는 영향이 궁금하다고 말합니다.
"제가 구매하는 품목, 제가 교류하는 사람들, 제가 하는 말은 각각 사회에 파급력이 있는 연쇄적인 영향을 미칠 수 있다고 믿습니다."라고 그는 말합니다. "그래서 좋은 사람이 긍정적인 영향을 미치도록 노력하고 노력하는 것이 중요합니다. 또한 제가 생각하는 한 가지는 이러한 간접 효과가 많은 사람들이 생각하는 것만큼 작지 않고 제거되는 경우가 많다는 것입니다."
흥미롭네요
NASA는 나비 효과 를 활용하여 우주선을 안내 합니다. 1978년에 발사된 International Cometary Explorer는 혜성 자코비니-지너(Giacobini-Zinner)의 꼬리를 통과하여 귀중한 데이터를 수집하는 혜성을 가로채는 최초의 우주선이 되었습니다. 그들은 혼란스러운 시스템을 이용하여 정확한 순간에 사용되는 아주 작은 양의 연료가 적시에 적절한 장소로 고속으로 우주선을 실을 수 있다고 계산했고 완벽하게 작동했습니다.
