teoria haosului

[Lenuş Lungu]

Teoria haosului are un inceput in incercarile lui Henri Poincaré de modelare matematica a instabilitatii sistemelor mecanice, pe la inceputul secolului. Ea s-a dezvoltat o data cu perfectionarea calculatoarelor si cresterea consecutiva a puterii lor de calcul. Aceasta teorie a furnizat mijloacele de studiu a sistemelor complexe. Prin aceasta si-a gasit aplicatii in multe domenii, din cele mai diverse, si a revolutionat cunoasterea stiintifica.Teoria haosului este studiul sistemelor complexe aflate in permanenta miscare, bazate pe concepte matematice ale recursivitatii, fie sub forma unui proces recursiv, fie un set de ecuatii diferite care modifica un sistem fizic.Numele de “Teoria haosului” provine de la faptul ca sistemele pe care teoria le descrie sunt aparent dezordonate, dar teoria haosului cauta de fapt ordinea interioara in aceste aparent intamplatoare date.Teoria haosului porneste de la ideea ca trebuie sa cautam in natura termeni contrarii, tensiunea generata de contradictii, de cumulare si relaxare, de invatare si uitare etc. Natura "lucreaza neliniar" si implicit haotic. De exemplu, o mica intarziere a autobuzului de dimineata poate sa strice intreg programul din aceeasi zi ( o adevarata catastrofa). Cea mai des intalnita conceptie gresita in legatura cu teoria haosului este aceea ca aceasta teorie se refera la dezordine.Nimic nu e mai departe de adevar ca aceasta afirmatie. “Haosul” din teoria haosului inseamna ordine in cel mai simplu sens al acestuia.Astfel, teoria haosului nu pune accent pe dezordine(caracterul imprevizibil mostenit al unui sistem), ci pe ordinea mostenita a sistemului(caracterul universal al sistemelor similare).
Primul adevarat experimentator legat de aceasta teorie a fost meteorologul Edward Lorenz. In 1960, el lucra la o problema de prezicere a vremii. Lorenz construise un calculator cu un set de 12 ecuatii dupa modelul vremii. Nu prezicea vremea, teoretic, acest computer prezicea cum ar putea sa fie vremea. Intr-o zi din anul 1961, el a vrut sa revada o anumita secventa. Pentru a salva timp, a pornit de la mijlocul secventei si nu de la inceput. A introdus numerele din documentele printate anterior si a asteptat rezultatele. Intorcandu-se dupa o ora, a observat ca secventa evoluase diferit. In loc sa urmeze acelasi algoritm ca mai devreme, a divagate de la acesta, sfarsind complet diferit fata de original. Intr-un final, a realizat ce s-a intamplat. Computerul a stocat numerele pana la 6 zecimale in memorie. Pentru a economisi hartie, el le-a printat cu numai 3 zecimale. In secventa originala, numarul era .506127, iar el a intodus numai .506.
Conform tuturor ideilor conventionale de timp, rezultatul ar fi trebuit sa difere foarte putin de secventa originala. Lorenz a demonstrat ca aceasta idée este gresita. Acest effect a ajuns sa fie cunoscut ca si “The butterfly effect”. Diferenta initiala intre doua curbe este atat de mica incat se poate compara cu un fluture care da din aripi.
The flapping of a single butterfly's wing today produces a tiny change in the state of the atmosphere. Over a period of time, what the atmosphere actually does diverges from what it would have done. So, in a month's time, a tornado that would have devastated the Indonesian coast doesn't happen. Or maybe one that wasn't going to happen, does.(Ian Stewart, Does God Play Dice? The Mathematics of Chaos, pg.141)
Acest fenomen, comun teoriei haosului, este de asemenea cunoscut ca o dependenta senzitiva de conditiile initiale. o mica schimbare in consitiile intiale poate schimba drastic comportamentului unui system pe termen lung. Pornind de la aceasta idée, Lorenz a afirmat ca este imposibil sa se prezica vremea cu exactitate. Totusi, descoperirea l-a condus pe Lorenz la alte aspecte care in cele din urma au ajuns sa fie cunoscute drept teoria haosului.
Lorenz a dorit ca creeze un sistem mai simplu decat cel cu 12 ecuatii care sa depinda la fel de mult de factorii initali. Astfel, a reusit sa creeze un system cu numai 3 ecuatii dependenr de factorii initiali. Mai tarziu, s-a descoperit ca aceste ecuatii descriau précisa a morii de apa. Cand a reprodus graphic rezultatele, Lorenz a observat ca acesta se incadra mereu intr-o spirala dubla. Astfel, ecuatiile lui Lorenz nu se intalneau in acelasi punct niciodata, dar pentru ca nici nu se repetau nu erau nici periodice .A numit aceasta imagine Atractorul Lorenz.In 1963, Lorenz a publicat ceea ce a descoperit, dar pentru ca nu era nici matematician, nici fizician, descoperirile sale nu au fost luate in considerare decat dupa ce au fost redescoperite de altii.Mandelbrot se intreba despre lungimea linie de tarm, asa ca s-a ghidat dupa o harta care cuprindea multe golfuri. Cu toate acestea, masurand lungimea coastei direct de pe harta, el a pierdut din vedere micile golfuri care erau considerate prea mici pentru a fi trecute pe harta.