Если вы думали, что эффект бабочки был просто ужасным фильмом 2004 года с Эштоном Катчером и Эми Смарт в главных ролях, подумайте еще раз. Фильм был просто новым взглядом на гораздо более старую концепцию.
Эффект бабочки - это идея о том, что небольшие, казалось бы, тривиальные события могут в конечном итоге привести к чему-то с гораздо более серьезными последствиями - другими словами, они оказывают нелинейное влияние на очень сложные системы. Например, когда бабочка машет крыльями в Индии, это крошечное изменение давления воздуха может в конечном итоге вызвать торнадо в Айове.
В вышеупомянутом фильме персонаж Катчера находит способ вернуться во времени в свое детство. Каждый раз, когда он совершает это путешествие, он делает мелочи по-разному, но эти крошечные изменения в конечном итоге имеют серьезные (и ужасающие) последствия для его взрослой жизни.
Термин «эффект бабочки» был придуман в 1960-х Эдвардом Лоренцем , профессором метеорологии Массачусетского технологического института, который изучал погодные условия. Он разработал модель, демонстрирующую, что если вы сравните две начальные точки, показывающие текущую погоду, которые находятся рядом друг с другом, они скоро разойдутся - и позже в одной области могут начаться сильные штормы, а в другой будет штиль.
В то время статистики погоды считали, что вы должны иметь возможность предсказывать погоду в будущем, глядя на исторические записи, чтобы увидеть, что произошло, когда условия были такими же, как сейчас. Лоренц был настроен скептически. Он запускал компьютерную программу для тестирования различных моделей погоды и обнаружил, что округление одной переменной с .506127 до .506 резко изменило двухмесячный прогноз погоды в его моделировании.
Его точка зрения заключалась в том, что долгосрочные прогнозы погоды практически невозможны, во многом потому, что люди не имеют возможности измерить невероятную сложность природы. Просто существует слишком много минутных переменных, которые могут действовать как поворотные точки, приводя к гораздо более серьезным последствиям.
Как написал в Boston Globe научный журналист Питер Дизикес :
Итак, хотя люди часто думают, что эффект бабочки означает, что крошечные изменения могут иметь большие последствия (и мы можем отслеживать этот прогресс, чтобы увидеть, какие изменения к чему привели), Лоренц пытался сказать, что мы не можем отслеживать эти изменения. На самом деле мы не знаем точно, что может привести к смене погодных условий.
Лоренц назвал эту «чувствительную зависимость от начальных условий», когда представил свою работу публике в статье 1963 года под названием « Детерминированный непериодический поток ». (Термин «эффект бабочки» он ввел в употребление в более поздних выступлениях по этой теме.) Этот документ редко цитировался другими исследователями - по крайней мере, сначала.
Эффект бабочки и теория хаоса
Позже другие ученые осознали важность открытия Лоренца. Его идеи заложили основу для раздела математики, известного как теория хаоса , идеи попытки предсказать поведение систем, которые по своей природе непредсказуемы .
Вы можете видеть примеры эффекта бабочки каждый день. Погода - лишь один пример. Изменение климата - другое. Потому что, как выясняется, потепление климата влияет - и это вполне естественно - на виды альпийских бабочек в Северной Америке.
«Ожидается, что изменение климата будет иметь некоторые серьезные последствия, например, слишком жарко для некоторых видов или слишком сухо для других, но есть почти бесконечное количество меньших, косвенных эффектов, которые также будут иметь место», - пишет Алессандро Филаццола, эколог сообщества и специалист по данным и научный сотрудник Университета Альберты.
«В нашем исследовании мы рассмотрели один из этих косвенных эффектов и увидели, как будущий климат будет постепенно вызывать несоответствие в пространственном расположении бабочки и ее растения-хозяина. Как гусеница, эта бабочка питается только этим типом растений, поэтому любое несоответствие в диапазоне вызовет снижение бабочки ".
Он добавляет, что если мы на мгновение остановимся и подумаем обо всех других видах в пищевой сети, внезапно появится вероятность того, что затронуты многие виды, а не только одна маленькая бабочка. Это эффект бабочки в действии в большом масштабе.
«Например, животные, которые питаются этой бабочкой, и животные, которые питаются этими животными, или что насчет других видов насекомых вместе, или даже других бабочек? Наш проект был полностью контролируемым, потому что наш вид бабочек питается только одним типом растений , но логика сохраняется, когда вы рассматриваете всю экосистему (гораздо сложнее измерить) ".
Когда мы начинаем задумываться о том, как одно небольшое изменение может быстро привести к множеству непредвиденных последствий, естественно, есть повод для беспокойства.
Например, ограничение строительства плотин гидроэлектростанций может снизить некоторые виды экологического ущерба. Но устраняя этот потенциальный источник чистой энергии, мы склонны прибегать к ископаемым видам топлива, которые ускоряют глобальное потепление. Субсидии на биотопливо , призванные снизить нашу зависимость от ископаемого топлива, увеличили масштабы уничтожения тропических лесов, количество отходов пресной воды и рост цен на продукты питания, от которых пострадали беднейшие слои населения.
Тогда как мы можем делать что-либо в своей жизни, не опасаясь причинить вред? Филаццола возвращается в качестве примера к бабочкам.
«Лучшее понимание косвенных эффектов, вероятно, является одним из наиболее важных шагов в попытке смягчить эти эффекты. Проще говоря, просто поддерживать природу как можно ближе к ее первоначальному состоянию - это действительно самое важное», - говорит он. «Экосистемы чрезвычайно сложны, и потеря одного вида может не иметь ощутимого эффекта, но может иметь каскадные последствия для всей системы». Например, возвращение волка в Йеллоустонский парк увеличило популяцию бобров, увеличило количество растений ивы и осины, а также предоставило пищу птицам, койотам и медведям, среди прочего.
Затем мы рассматриваем, как эффект бабочки может повлиять на нашу жизнь. С почти 8 миллиардами людей на планете, может ли только один человек внести изменения, которые отзываются эхом вокруг Земли?
Филаццола говорит, что его действительно интересуют косвенные последствия своих личных действий.
«Вещи, которые я покупаю, люди, с которыми я общаюсь, вещи, которые я говорю, я верю, могут иметь свои каскадные эффекты, которые распространяются по всему обществу», - говорит он. «Вот почему так важно стараться быть хорошим человеком, чтобы оказывать положительное влияние. Еще я думаю о том, что эти косвенные эффекты часто не так малы и удалены, как я думаю, многие думают».
ЭТО ИНТЕРЕСНО
НАСА использует эффект бабочки для управления космическим кораблем . Запущенный в 1978 году, International Cometary Explorer стал первым космическим кораблем, который перехватил комету, прошел через хвост кометы Джакобини-Циннера и собрал ценные данные. Они использовали хаотические системы, рассчитывая, что даже крошечный кусочек топлива, использованный в определенный момент, доставит корабль на высокой скорости в нужное место в нужное время - и это сработало идеально.
