Разлика между версии на „Едуард Лоренц“

Версия от 12:26, 22 юни 2012

Едуард Лоренц е един от създателите на теорията на хаоса. Това е раздел от математиката, чието разработване започва през 60-те години на 20-и век. Едуард Лоренц е разработил и научната концепция за "ефекта на пеперудата", според която незначителни въздействия могат да станат причина за сериозни промени.

Биографични факти

Снимка на Едуард Лоренц

Едуард Лоренц е роден в Уест Хартфорд, Кънектикът. Едуард Лоренц, е бащата на теорията на хаоса. За избора си на професия Лоренц казва:"Като малък винаги съм се интересувал от числата и освен това бях очарован от промените във времето". Той учи математика в Dartmouth College в Ню Хемпшир и Харвардския университет в Кеймбридж , Масачузетс. От 1942 до 1946 г., той е синоптик за военновъздушните сили на САЩ. След завръщането си от войната , той решава да учи метеорология. Лоренц печели награди в областта, от Масачузетския технологичен институт , където по-късно е професор в продължение на много години. Той е почетен професор в Масачузетския технологичен институт от 1987 г. до смъртта си. През 1950 г. Лоренц е бил скептичен по отношение на целесъобразността на линейните статистически модели в метеорологията, тъй като повечето атмосферни явления, свързани с прогнозиране на времето са нелинейни. Работата му по темата довела до публикуването на неговия труд през 1963 - Deterministic Nonperiodic Flow във вестник за атмосферни науки. В него е заложена основата на теорията на хаоса. Лоренц публикува резултатите от изследванията си, но за съжаление единственото място, в което го прави, е метеорологично списание. Едва години по-късно математиците откриват Лоренц, така както той е открил теорията на хаоса. Много научни работници смятат, че 20-и век ще се запомни с три теории-на отосителността, квантовата теория и теорията на хаоса. Първият истински експериментатор относно хаоса е метеорологът Едуард Лоренц. През 60-те той е работил върху проблема с прогнозата на времето.н Описанието му на действието на пеперудите последва през 1969 г. Лоренц получава награда Киото за науки, свързани със Земята и планетарни науки, през 1991 г. Получава и наградата Buys Ballot Award през 2004г. и наградата Tomassoni през 2008 година. В последните си години, той живее в Кеймбридж, Масачузетс. Той е запален по спортове навън, и се радва на туризъм, катерене и ски-бягане. Той е практикувал тези занимания до много късно в живота си, и е успял да работи по трудовете си до няколко седмици преди смъртта си. Според дъщеря му Шерил Лоренц, Лоренц е завършил последния си труд седмица преди смъртта си и е кореспондирал с колега, по повода. На 16 април 2008 г., Лоренц умира в дома си в Кеймбридж, на възраст от 90, след боледуване от рак.

Едуард Лоренц през 1994г.

Теория на хаоса

Теорията на хаоса е математически апарат, опериращ на базата на поведението на нелинейни динамични системи и описващ явление, известно като хаос или като чувствителност към началните условия. Тези системи са детерминирани /подчинени на някакъв строг закон/. Теорията на квантовия хаос е област на физиката, изучаваща недетерминираните системи, действащи по законите на квантовата механика.Откриването на възможността за определяне параметрите на хаоса, определяне поведението на нелинейни системи се счита за третото голямо откритие на ХХ век наред с теорията на относителността и квантовата механика. Всичко може и се третира от позициите на теорията на хаоса: социална организация, цикличности в развитието, движение на пазарите, биологични популации, турбуленция на флуидите т.н.

Инструменти на теорията на хаоса

Феноменът, известен като теория на хаоса, е познат и като зависимостта на чувствителните системи от началните условия. Съвсем малки изменения в началните условия могат в дългосрочен план да доведат до драстични промени в системата. Със стартово число 2 крайният резултат е изцяло различен в сравнение със стартово число 2,00000001. Теорията на хаоса оперира с атрактори и фрактали. Атракторът (attract- притеглям) е геометрична структура, характеризираща поведението във фазовото пространство в продължение на дълго време. Фазово пространство – това е абстрактно пространство, координатите на което представляват степените на свобода на системата. Например, при движение на махалото имаме две степени на свобода. Това движение е напълно определено от началната скорост на махалото и положението му. Ако на движението на махалото не се оказва съпротивление, то фазовото му пространство ще бъде затворена крива. В реалността на Земята на движението на махалото влияе силата на триене. В този случай фазовото пространство ще бъде спирала.

Атрактори - Атрактор е това, към което се стреми системата, към което тя е привлечена. Атракторът е област в пространството на възможните състояния, в които системата може да се движи, без да може да се откъсне от тях. Атракторът е подобен на "черна дупка" в пространството, постоянно всмукваща материя и никога не позволяваща нещо да се измъкне. Тази област може да има различни измерения: като нулевомерния точков атрактор, едномерния граничен цикъл, които са най-простите случаи. Точковия атрактор може да се представи във вид на едномерна линия, цикличния атрактор като множество линии (необезателно прави) в двумерната плоскост, тороидалният атрактор е множество линии в тримерното пространство. Странният атрактор е по-сложен. Първият странен атрактор е атрактора на Лоренц. Хаосът в атмосферата е един от първите обекти на съвременната теория на хаоса, защото самият Едуард Лоренц бил метеоролог. Неговият труд за детерминирано непериодично течение (Edward N. Lorenz, "Deterministic non-periodic flow Journal of Atmospheric Sciences, 20, 130-41 (1963)) се смята от мнозина, че полага началото на теорията на хаоса. В него поведението на газообразна система, Лоренц опростява до система от три нелинейни диференциални уравнения:
- dx / dt = a (y - x)
- dy / dt = x (b - z) - y
- dz / dt = xy - c z

Странният (хаотичният) атрактор е вече с нецяло (фрактално) измерение, със стойности над 3, 4 дори 10 (четвъртото измерение не е само математическа абстракция). Това, което при повърхностен поглед се възприема като абсолютен хаос, в който не се забелязва никакъв ред, има определен порядък, базиращ се на странния атрактор, ако наблюдението се води от четвъртото измерение. Странният атрактор може да се представи като множество пулсиращи линии в тримерното пространство, подобни на вибриращи струни. Четиримерността на странния атрактор се получава за сметка на добавените пулсации (вибрации). Когато се намираме под действието на първите три атрактори, ние сме манипулирани, и ставаме предсказуеми. Само в диапазона на странния атрактор можем да сме действително свободни, можем да влияем на обкръжаващия ни свят.

"Коя е крайната точка - атрактор за човека? Ако разглеждаме човека само като физическо тяло, то негов атрактор при всякакви начални условия е... смъртта. За щастие физическо тяло е само обвивка на духовната ни същност, еволюцията на която е движението към Бог. Така че атракторът за нашата духовна същност е по-високото състояние на съзнанието. Именно това състояние е всъщност странния атрактор." - казва руския учен М.И.Беляев

Фрактали - Фракталът е геометричен обект, който е радикално „начупен“. Терминът фрактал(от латинското fractus, счупен) е въведен през 1975от Беноа Манделборт за да привлече вниманието към тези обекти. Различни видове фрактали са първоначално изучавани като математически обекти и терминът „фрактал“ е получил различни точни дефиниции. Фракталната геометрия е клон от математиката, който изучава фракталите и особеното им поведение. Тя намира приложение в науката , техниката и компютърното изкуство. Фракталите са с негладка повърхност. Фрактали се срещат често в природата - облаци, планини, водосборни басейни и кръвоносни системи. Дърветата и папратите са естествени фрактали.

Фрактали

Ефект на пеперудата

Физиката разполага с две Теории за Хаоса - Обща Теория на Хаоса и Теория на квантовия Хаос. От психологическа гледна точка различията в тях са без значение. Важното е, че те доказват съществуването на закони, които дори Хаосът не може да наруши.Ерго, по аналогия, процесите на мислене и чувстване се подчиняват на също такива железни закони, валидни за всички нас, без оглед на пол, възраст, раса и религиозна принадлежност. Съществува и едно обединяващо двете теории понятие, което може да се ползва като мост към Теорията за Хаоса в мисленето ни. Това понятие е „чувствителност към началните условия” и именно то лежи в основата на добре известния на кино маниаците „ефект на пеперудата”, чиято елементарна същност е формулирана и доказана от Едуард Лоренц и гласи: „И най-малкото отклонение от началните условия може да доведе до огромни различия в резултата.”

Ефектът на пеперудата от една страна дава метафоричен отговор на въпроса защо всички психолози и психотерапевти се ровят ентусиазирано из миналото ни, стремейки се понякога неистово да ни накарат да си припомним ранно младенческите си и детски отношения с родителите ни; и от друга, отнесено към настоящето ни дава възможността да интерпретираме и реинтепретираме дотолкова свободно актуалните си преживявания, мисли и чувства, че да можем да доказваме без проблеми сами на себе си, че черното е бяло и бялото черно (казано метафорично). В него се изучават привидно случайното или много сложното поведение на детерминирани динамични системи, състоянието на които са променя във времето според фиксирани математически правила.

Според известната пословица: "Когато в дъждовните гори на Амазония една переруда размаха крилца - тя предизвиква ураган в Мексико". Дали наистина можем да разчитаме на пеперудите и дали това е възможно? Малки вариации в първоначалните условия на динамичните системи водят до непредсказуеми огромни промени в крайните резултати. Или с други думи-всяко наше решение отваря пропаст между бъдещето преди и след вземане на решението. Първият истински експериментатор относно хаоса е метеорологът Едуард Лоренц. През 60-те той е работил върху проблема с прогнозата на времето. Един ден през 1961 год той е искал да види някакви частични следствия в прогнозата си и, за да спести време, е поставил данните от средата, а не от началото на компютърната си програма и е оставил принтера да разпечатва данните. Когато се върнал след 1 час, резултатите били съвсем различни от тези с началните данни. Лоренц проследил какво се е случило и установил, че разминаването между начални данни и въведените от средата имали разминаване след третия знак след десетичната запетая. Оригиналните данни били ,506127, а при новата схема въведени били само ,506... При всички конвенционални изследвания се считало, че разликата след четвъртия десетичен знак е минимална и резултатите тряба да бъдат сходни.

Научните работници се считали за щастливи, ако могат да направят опити и измерят резултати с точност до третия десетичен знак. Смятало се, че от четвъртия десетичен знак-по принцип невъзможен за отчитане-крайните резултати имат незначителни отклонения и могат да бъдат пренебрегнати. Лоренц доказал, че това е грешна идея. Този ефект е известен в научните среди като ефекта на пеперудата. Размахването на крилете на една единствена пеперуда днес предизвиква фини промени в атмосферата. С времето атмосферните промени се увеличават и държанието на атмосферата започва да се различава от това, което би било преди размахването на крилете на пеперудата. След месец време торнадото, което би трябвало да се случи на индонезийския бряг, не се случва. Или може би се случва торнадо, което първоначално не е трябвало да се случи.

Вижте още

Източници

Edward Lorenz - The Essence Of Chaos (The Jessie and John Danz Lecture Series)
Garnett P. Williams - Chaos Theory Tamed
Steven H. Strogatz - Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics, Biology, Chemistry, And Engineering (Studies in Nonlinearity)
Neil Johnson - Simply Complexity: A Clear Guide to Complexity Theory
Lenny Smith - Chaos: A Very Short Introduction (Very Short Introductions)
Uri Merry - Coping with Uncertainty: Insights from the New Sciences of Chaos, Self-Organization, and Complexity
Stephen H. Kellert - In the Wake of Chaos: Unpredictable Order in Dynamical Systems (Science and Its Conceptual Foundations series)
Heinz-Otto Peitgen - Chaos and Fractals: New Frontiers of Science
Stephen H. Kellert - Borrowed Knowledge: Chaos Theory and the Challenge of Learning across Disciplines

Външни препратки

@@ Ред 65: / Ред 65: @@
 ==Ефект на пеперудата==
 [[File: eduardlorenz3.png|thumb|right]]
 [[Физика]]та разполага с две Теории за Хаоса - Обща Теория на Хаоса и Теория на квантовия Хаос. От психологическа гледна точка различията в тях са без значение. Важното е, че те доказват съществуването на закони, които дори Хаосът не може да наруши.[[Ерго]], по [[аналогия]], процесите на мислене и чувстване се подчиняват на също такива железни закони, валидни за всички нас, без оглед на пол, възраст, раса и религиозна принадлежност. Съществува и едно обединяващо двете теории понятие, което може да се ползва като мост към Теорията за Хаоса в мисленето ни. Това понятие е „чувствителност към началните условия” и именно то лежи в основата на добре известния на кино маниаците „[[ефект на пеперудата]]”, чиято елементарна същност е формулирана и доказана от Едуард Лоренц и гласи: „И най-малкото отклонение от началните условия може да доведе до огромни различия в резултата.”