För 65 år sedan släpptes historien om klassikern av den amerikanska fiktion Paradise Bradbury "And Thunder Rocked". Den beskrev en resa in i det avlägsna förflutet, där en av hjältarna av misstag krossade en fjäril. Detta ledde till oförutsägbara konsekvenser och radikalt förändrade framtiden. I början av 1960-talet fick Edward Lorenz, en ung assistent vid Meteorologiavdelningen vid Massachusetts Institute of Technology, ett antal ovanliga diagram. Deras form liknade en fjärils vingar, och ett stort fan av science fiction Lorenz kallade omedelbart mönstret som han upptäckte "fjärilseffekten". Snart blev det ett universellt koncept som förklarade många mystiska fenomen, när mindre händelser leder till storslagna konsekvenser såsom tyfoner, storskaliga epidemier eller nedstigningen av kolossala glaciärer från Antarktis kupol.
Rundvärdefel
Faktum är att fjärilseffekten är långt ifrån en enkel idé härledd från en mycket komplex matematisk kaosteori. Det hela började när Lorenz försökte skapa en uppsättning datorprogram som kunde förutsäga långvariga väderförändringar. En dag avrundade han inte tusendelarna av meteorologiska värden som vindstyrka, luftfuktighet och atmosfärstryck. Plötsligt ledde detta till ett fenomenalt resultat. Det visade sig att dessa små dataförändringar helt förändrade den långsiktiga prognosen.
Edward Lorenz.
Under ett helt decennium förfinade Lorenz sin teori, men den blev berömd tack vare bestämningen av en annan meteorolog. 1972 hölls en prestigefylld internationell konferens, men Lorenz lyckades inte presentera rapportens titel. Det fanns ingen tid kvar alls, och detta gjordes med frimodighet av hans kollega, vilket gav verket en helt icke-akademisk titel "Prognos: Kommer en fjärilsflik i Brasilien att orsaka en tornado i Texas?" Det var från detta ögonblick som upphettade diskussioner började om Lorentz-fjärilseffekten.
I det tidiga arbetet försökte Lorenz bevisa att de vidsträckta konsekvenserna av mindre atmosfäriska avvikelser utgör två fascinerande problem. För det första bör du inte kritisera väderprognoser och håna prognosmakare, eftersom det visar sig att det nästan är omöjligt att skapa en exakt långsiktig väderkarta. För det andra är det i många processer helt enkelt omöjligt att "fånga en fjäril" och identifiera den vändpunkt som leder till ett verkligt slutresultat.
Generellt sett är många filosofer mycket försiktiga med "Lorentz-fjärilarna". trots allt, om små felaktigheter i vissa naturfenomen är av så stor betydelse, kan det hävdas att vår värld är något helt oförutsägbar …
Kampanjvideo:
Födelse och död av en tornado
Enligt Lorenz-diagram kan oräkneliga naturliga sammankopplingar inte bara orsaka en tornado med klaff av en fjärils vingar, utan också släcka en orkan i knoppen. Således, om en person stör den omgivande naturen, till exempel för att uppröra den ekologiska balansen, vet vi knappast någonsin med säkerhet vad som skulle hända i det alternativa scenariot "Jorden utan människor". Och allt detta beror på att alla efterföljande förändringar är mycket svåra att spåra och återställa händelseförloppet.
Även under hans livstid noterade Lorenz tyvärr att de flesta klimatologer runt honom uppfattar hans ursprungliga konstruktioner exakt motsatsen. Den viktigaste tanken i Lorentzs teori är att vi helt enkelt inte lätt kan spåra en viktig händelse och dess koppling till nuet. Om vi antar att klaffningen på en fjärils vingar kan orsaka storm måste vi omedelbart gå vidare till nästa fråga: hur kan vi med säkerhet hävda att det var denna atmosfäriska anomali som orsakade födelsen och inte döden av en krossande tornado?
Det visar sig att Lorentzs forskning ger en möjlighet att titta på problemet med orsak-och-effekt-relationer på ett nytt sätt, men inte innehåller enkla svar för att förutsäga framtiden.
Kitchen Weather Mysteries
Som meteorolog försökte Lorenz förklara många av "väderkökets" mysterier med hjälp av fenomenet han upptäckte. Enligt hans djärva antagande. orsaken till de kraftigaste stormarna som föds i Mexikanska golfen kan vara en liten väderanomali i södra Atlanten.
Datorvädermodell skapad av Edward Lorenz.
Efter forskarens död 2008 försökte ett antal latinamerikanska väderprognoser att ansluta fjärilseffekten med det fantastiska Stillahavsområdet El Niño. På ett obegripligt sätt påverkar denna periodiska atmosfäriska avvikelse på något sätt födelsen av förödande tornadon och orsakar miljarder dollar i förluster till de södra delstaterna i USA.
Samtidigt är många amerikanska konspirationsteoretiker helt enkelt övertygade om att de länge har försökt få fram "väderfjärilar" som kan orsaka stormar i olika delar av världen på Pentagons hemliga träningsområde. I vilket fall som helst kan detta vara en riktig säkring för ett hypotetiskt "klimatvapen" som det har talats mycket om på senare tid.
Huvudparametern här är orkanvind som ett av forskningsområdena i atmosfärisk fysik. Denna vetenskap har försökt förutsäga banor för rörelse av luftvorter i många år, men den kan fortfarande inte förutsäga deras styrka, och därför omfattningen av möjliga förstörelser.
Orkanekvation
Under ett kvart århundrade har meteorologer arbetat hårt för att skapa pålitliga datormodeller för dåligt väder. Snublsten här är den så kallade orkanekvationen, som inte kan lösas på grundval av klassiska idéer om mekanismen för dess bildning. Du kan föreställa dig att en kraftfull orkan bildas någonstans i sydöstra Karibien. Där möter strömmar av varm och fuktig luft kalla vindar från Anderna. Intensiv kondensation av vattenånga sker med bildandet av ett tjockt molntäcke. Men om vi försöker ställa in alla nödvändiga parametrar kommer vi inte att kunna bestämma kursen och ökningen i vindstyrka. I synnerhet kommer den beräknade vindhastigheten alltid att vara mycket lägre än i verkligheten.
Starta en GPS-sond.
Det är välkänt att ju starkare vinden är, desto fler vågor på vattenytan. Vågor här fungerar som en naturlig "råhet" på vattenytan, mot vilken luftströmmarna "gnuggar". Samtidigt, om vi överväger balansen mellan energiinmatningen och dess absorption på grund av friktion, visar det sig att ju starkare vinden är, desto större blir absorptionen. Det vill säga vågorna ska släcka vinden, precis som i Strugatsky-brödernas kultarbete, men i verkligheten händer det inte.
Hypotesen från ryska geofysiker
I slutet av förra seklet presenterade en grupp anställda vid institutionen för icke-linjära geofysiska processer vid Institutet för tillämpad fysik vid den ryska vetenskapsakademin från Nizjnij Novgorod en mycket ovanlig hypotes. Baserat på principerna i Lorentzs teori, antog de att havsytan paradoxalt minskar när vinden ökar.
Sedan 2003 publicerades en artikel av den amerikanska forskaren Kerry Emmanuel i tidningen Gage, där han beskriver ett liknande fenomen. I sina slutsatser förlitade han sig på långsiktiga data om vindhastighet inuti tropiska cykloner med hjälp av fallande GPS-sonder från US National Oceanic and Atmospheric Administration Hurricane Observing Center. Baserat på generaliseringen av resultaten från dessa mätningar visade det sig att havskoytans dragskoefficient är betydligt lägre än det värde som erhölls vid beräkningarna av konventionella vindar.
Ryska forskare undersöker "fjärilseffekten som genererar orkaner" på en unik installation "Komplex av storskaliga geofysiska stativ", bestående av ett bassäng med en höghastighets vindvågskanal. Idag ingår detta komplex i listan över installationer av nationell betydelse i Ryssland.
Nät för att fånga "orkanfjärilar"
Experimenten från Nizhny Novgorod-geofysiker gav fantastiska resultat. Med hjälp av en höghastighetsvideokamera som filmade upp till en halv miljon bildrutor per sekund var det möjligt att spela in de fantastiska processerna vid födelsen av "orkanfjärilar". Således uppstod en förståelse av mekanismen för förekomsten av orkanvindar i början av en storm. Det blev tydligt att i ett visst skede rusar den växande tyfonens luftströmmar över vågorna, som en hydrofoilflygplan eller en kolossal ekranoplan. Samtidigt bildar luftmassan en "skumdyna" av fasta lamm ovanför vågorna, vilket utjämnar spänningen. I detta fall sjunker motståndet mot luft över havsytan kraftigt.
Forskare räknade dropparna och insåg att den mest effektiva mekanismen för att generera stänk hittades, vilket i hög grad förändrar bilden av orkanen. Tidigare troddes det att stänk bildas vid brottet av flytande bubblor och deras mängd är vanligtvis mindre. Det visade sig att om vi beräknar resultaten av laboratorieexperimentet i Nizhny Novgorod för naturliga förhållanden, blir bildningen av orkanvindar tydliga. Forskare insåg att vinden är en effektiv mekanism för flödet av energi in i den monströsa kraften och kom nära att förutsäga en orkans destruktiva förmåga.
Emellertid hittades "Lorenz-fjärilseffekten" inom vetenskaperna mycket långt ifrån meteorologi.
Insekter av finansiella kriser
För ett decennium sedan började flera entusiaster från den virtuella klubben för fans av finansiella prognoser Smartmoney undersöka marknaden "enligt Lorenz" och fångade omedelbart "fjärilen i finanskrisen". Det visar sig att Sonys växande klump av logistiska problem kan ha en kritisk inverkan på ett helt nätverk av aktieägare, säljare och investerare. Så här framträdde en olycksbådande prognos på webbplatsen Smartmoney: "En fjäril, i detta fall den japanska fjärilen, startar en helt kritisk process i den globala partnerskedjan." Tyvärr lyssnade ingen på den ovanliga åsikten "ekonomiska amatörer". Och krisen 2008 bröt ut …