اثر پروانه ای چیست و نظریه آشوب چگونه شکل گرفت؟

چگونه می‌توان باور کرد که پروانه‌ای کوچک در یک منطقه می‌تواند باعث وقوع طوفانی در منطقه‌ای دیگر شود؟! نظریه اثر پروانه ای بر این موضوع استوار است که یک حرکت کوچک مانند بال زدن پروانه می‌تواند منجر به اتفاقات بزرگ مانند یک طوفان شود. این مفهوم اکنون در سراسر دنیای علم استفاده می‌شود، حتی در اقتصاد، روانشناسی و سایز حوزه‌ها نیز ردپای اثر پروانه ای قابل مشاهده است.پروانه ای در قسمتی از جهان بال می‌زند و منجر به وقوع طوفان در ناحیه دیگری از جهان می‌شود اما چگونه این اتفاق رخ می‌دهد؟ اثر پروانه ای (Butterfly effect) که به آن اثر موج‌دار نیز گفته می‌شود، پدیده‌ای است که توسط پروفسور «ادوارد لورنز» در سال 1963 ابداع شد. نظریه لورنز این بود که کوچک‌ترین تغییرات در یک محیط می‌توانند در آینده و نقطه‌ای از جهان موج شدیدی ایجاد کنند. مطالعات لورنز نشان می‌دهند که اثر پروانه ای نه تنها در شرایط آب و هوایی و بلایای طبیعی قابل استفاده است بلکه می‌تواند در شرایط اقتصادی و بازارهای مالی نیز اعمال شود اما نظریه اثر پروانه ای تا چه اندازه قابل اعتماد است؟اثر پروانه ای چیست؟اثر پروانه ای بر پایه این ایده بنا شده است که رویدادهای کوچک و به ظاهر بی‌اهمیت، ممکن است در نهایت منجر به عواقب بسیار بزرگ‌تری شوند. به عبارت دیگر، این رویدادها تأثیرات غیرخطی بر روی سیستم‌های بسیار پیچیده دارند. به عنوان مثال، هنگامی که یک پروانه بال می‌زند، تغییرات کوچک فشار هوا که ناشی از بال زدن پروانه هستند، در نهایت می‌تواند باعث ایجاد گردباد شود. بگذارید یک مثال بزنیم:«اگر دو نقطه از جهان که آب و هوایی مشابه دارند را با هم مقایسه کنیم، آن‌ها به زودی از هم دور می‌شوند و شرایط متفاوتی را تجربه می‌کنند. یک منطقه می‌تواند با طوفان‌های شدیدی مواجه شود، در حالی که منطقه دیگر آرام است. بررسی اینکه چه عواملی باعث شده‌اند در یک منطقه طوفان ایجاد شود و در منطقه دیگر، آرامش حاکم باشد! موضوع اثر پروانه‌ای را پیش می‌کشد.»لورنز یک برنامه کامپیوتری برای آزمایش شبیه‌سازی‌های مختلف آب و هوایی را اجرا کرد و متوجه شد که گرد کردن یک متغیر از 0.5061270 به 0.506 به طور چشمگیری پیش بینی آب و هوا را تغییر می‌دهد. نکته اصلی این است که پیش بینی آب و هوا برای چند هفته و چند ماه عملاً غیرممکن است! به این دلیل که انسان‌ها توانایی اندازه‌گیری پیچیدگی‌های باورنکردنی طبیعت را ندارند. درحقیقت، تعداد زیادی متغیر کوچک وجود دارند که می‌توانند پیامدهای بسیار بزرگ‌تری را رقم بزنند.منشا اثر پروانه ای از کجاست؟اثر پروانه ای یا اثر موج‌دار (Butterfly Effect) یک استعاره از اصل نظریه آشوب است. این واژه اغلب به ادوارد لورنز نسبت داده می‌شود که در مقاله‌ای در سال 1963 در آکادمی علوم نیویورک به آن اشاره کرد. اصل موضوع از این قرار است که لورنز هنگام تلاش برای اجرای برخی مدل‌های آب و هوا، با استفاده از معادلات قطعی بر روی یک ابر رایانه، به کشف جدیدی رسید.لورنز یک مجموعه اولیه و ثانویه از داده‌ها را وارد کامپیوتر کرد تا ببیند چه نتایجی مشاهده می‌شود. نتایج برای هر دوی مجموعه‌ها بسیار متفاوت بودند. او خیلی سریع متوجه شد که در هنگام وارد کردن مجموعه ثانویه دچار یک اشتباه بسیار کوچک شده است که نتیجه بسیار متفاوتی رقم زده است. او به جای وارد کردن مقدار دقیق 0.506127، مقدار اولیه 0.506 را در مجموعه ثانویه وارد کرده بود. همین مقدار اعشاری کوچک باعث ایجاد زمینه جدیدی از ریاضیات به نام «نظریه آشوب» شد.تاریخچه نظریه اثر پروانه ایمشاهدات لورنز سرانجام او را به اثر پروانه ای رساند. او درباره کشف خود گفت:‌ «آیا بال زدن پروانه ای در برزیل باعث ایجاد گردباد در تگزاس می‌شود؟» ایده‌ای که مطرح می‌شود این است که بال زدن یک پروانه ممکن است تغییرات کوچکی در جو ایجاد کند که در نهایت به یک طوفان بزرگ می‌انجامد. درحقیقت، نظریه آشوب به ما این امکان را می‌دهد که بفهمیم پیش بینی آب و هوا در دو یا سه هفته آینده تقریباً غیرممکن است! این نظریه اکنون در هر شاخه‌ای از علوم دیده می‌شود.پس از اینکه لورنز رفتارهای آشفته در مدل سازی ریاضی سیستم‌های آب و هوایی را تشخیص داد، سعی کرد بیشتر روی این نظریه تحقیق کند. بعدها دانشمندان دیگر به اهمیت کشف لورنز پی بردند و راه او را ادامه دادند. لورنز در سال 2008 درگذشت و سهم ماندگار او در درک سیستم‌های پیچیده، کمک مهمی به بشریت کرد.ما در همیار آکادمی به طور کامل در مورد اثر پروانه ای و نظریه آشوب توضیح داده ایم که با مراجعه به صفحه اثر پروانه ای چیست؟ میتوانید آن را مطالعه کنید.