Ny Math Kunne Afsløre Skjulte Kilder Til Kaos

{h1}

En ny matematisk definition af kaos, systemernes tilbøjelighed til hurtigt at spiral til uforudsigelighed, kunne afsløre situationer, hvor kaos kunne blomstre.

Det er det punkt, når en glat flod bliver til en tumultig hvirvel af hvidt vand, den tornado, der uforudsigeligt ændrer kurset på en krone eller de vilde interaktioner mellem tre planeter under hinandens gravitationstræk.

Det er kaos.

Selv om de fleste mennesker instinktivt kender kaos, når de ser det, har der ikke været en enkelt, universelt aftalt matematisk definition af begrebet. Nu har forskere forsøgt at komme op på en matematisk måde at beskrive sådanne kaotiske systemer.

Den nye definition, der blev beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i juli i tidsskriftet Chaos, kunne hjælpe med at identificere tilsyneladende glatte situationer, hvor potentialet for kaos lurker, siger studieledsforfatteren Brian Hunt, en matematiker ved University of Maryland, College Park. [5 Alvorligt Mind-Boggling Math Facts]

Chaos teori

Matematikeren Henri Poincaré mødte først den vilde stat, mens han forsøgte at beskrive adfærd af tre himmellegemer under en anden gravitationspåvirkning. Deres bevægelser viste sig vanskeligt at forudsige ud over et par trin, og han betegner denne form for uregelmæssig bevægelse "kaos". I modsætning til virkelig tilfældig adfærd var disse systemer dog stadig "deterministiske", hvilket betyder, at hvis man kendte alle de tidligere love og kræfter, der virker på systemerne, kunne man perfekt forudsige, hvor de ville være i fremtiden. (I modsætning hertil er partikler i den subatomære skala grundlæggende usikre, hvilket betyder, at der ikke er nogen måde at perfekt forudsige, hvad en bestemt teensy partikel vil gøre.)

Men videnskabsmænd bemærkede ikke rigtigt kaoset i universet indtil 1960'erne, da computere var blevet stærke nok til at knuse tal og løse ligninger, der ikke kunne udarbejdes på papir, sagde Edward Ott, en anvendt fysiker ved universitetet i Maryland, College Park.

Nogle gange, som i tilfælde af et simpelt pendul, kunne computere forudsige adfærd langt ind i fremtiden bare ved at kende nogle få fakta. Men andre systemer var meget vejrtrækning. For eksempel behøvede computere en latterlig mængde ekstra information for blot at forudsige, hvad et vejrsystem ville gøre blot et par dage ind i fremtiden. Derfor er en 4-timers vejrudsigt typisk spot-on, men en 10-dages prognose er lidt mere end et historisk gæt. Gå langt nok ind i fremtiden, "og i sidste ende vil du ikke vide noget om, hvad vejret skal gøre," sagde Ott til WordsSideKick.com.

Når først forskere indså, at kaos var så ofte på spil, begyndte matematikere som Edward Lorenz at udvikle nyere teorier for, hvordan disse kaotiske systemer virker. Endnu flere årtier var ingen kommet op med en enkelt, simpel matematisk definition af kaos, der syntes at perfekt fange alle disse helter-skelter situationer, sagde Ott.

Enkelt regel for kaos

Så forsøgte Hunt og Ott at løse problemet. Holdet udviklede en definition af kaos, der var bedragerisk simpelt og groft baseret på mængden ligner entropi eller den iboende tendens til ting i universet at flytte fra en mere ordnet til en mere uordenlig tilstand. De fandt ud af, at hvis dette entropy-nummer, kaldet ekspansion entropi, er positivt, kunne systemet blive kaotisk, mens en med nul ekspansion entropi ikke ville blive kaotisk.

I det væsentlige giver den nye metode forskere mulighed for hurtigt at fange tendensen til, at ting hurtigt kan spiralere ind i en uforudsigelighed afgrund.

"Man kan sige, at du har kaos, hvis du har eksponentiel usikkerhed," fortæller Hunt WordsSideKick.com. "Det kan ske i relativt enkle systemer, at folk ikke har været villige til at kalde kaotisk."

Resultaterne kunne hjælpe forskere med let at afgøre, om der er en skjult mulighed for, at kaos blomstrer i et ellers meget ordnet system, sagde Hunt.

"En ting, vi forsøger at gøre, er at identificere hvornår kaos er til stede, men måske kun under sjældne omstændigheder," sagde Hunt.

For eksempel kunne det bruges til at identificere skjulte lommer med turbulens i himlen, sagde Hunt.

Følg Tia Ghose på Twitterog Google+. Følge efter WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Forskning


Mangler 'Island' Flydende I Jordens Atmosfære
Mangler 'Island' Flydende I Jordens Atmosfære

Her Er Hvordan Det Ser Ud, Når G-Force Slår Dig Ud
Her Er Hvordan Det Ser Ud, Når G-Force Slår Dig Ud

Videnskab Nyheder


Jordskælv Og Tsunamier: Årsager Og Information
Jordskælv Og Tsunamier: Årsager Og Information

Lionfish Kan Være Her For At Blive, Men Jager Dem Hjælper
Lionfish Kan Være Her For At Blive, Men Jager Dem Hjælper

Corn Snakes: Morphs, Colors & Other Facts
Corn Snakes: Morphs, Colors & Other Facts

Corn Syrup Experiment Efterligner Yellowstone Magma Plume
Corn Syrup Experiment Efterligner Yellowstone Magma Plume

Hvordan En Daredevil Vaskebjørn Trukket Af En Skræmmende 23-Historie Klatre
Hvordan En Daredevil Vaskebjørn Trukket Af En Skræmmende 23-Historie Klatre


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com