TEORIJA KAOSA
Teorija kaosa opisuje ponašanje nekih nelinearnih dinamičkih sustava u matematici i fizici koji se pod određenim uvjetima ponašaju na prividno nepredvidljiv način (pojam kaos obično označava nered ili slučaj).
Pod pojmom kaosa misli se na deterministicki kaos, t.j. nemogučnost predviđanja
sudbine nekog sustava u budućnosti, iako postoje točno određena pravila (jednadžbe) po
kojima se taj sustav ponaša.
Povijest čovječanstva prepuna je događaja u kojima su ljudi nastojali kontrolirati okolinu. Kontrola je nužna da bi ljudi mogli zadovoljiti sve svoje potrebe Niz ovakvih uspjeha u povijesti, a posebno u prošlom stoljeću, naveli su čovjeka da razmišlja na deterministički način.
Determinizam znači određenost, jednoznačnost, svojstvo u koje ne sumnjamo. Kada bi svijet bio deterministički tada bi mogli predvidjeti svaki događaj te razviti sustav kontrole. Predviđanje se temelji na rješavanju jednadžbi koje opisuju ponašanje sustava koji nastojimo predvidjeti. U meteorologiji se koriste jednadžbe čija rješenja svaki dan pratimo u vremenskoj prognozi i uvijek s dozom skepticizma.
Tek se pojavom računala mogla razviti teorija kaosa jer jedino računala mogu rješavati jednadžbe za predviđanje događaja. To ne znači da kaos nije postojao već da ga u svakodnevnom životu nismo primjećivali. U početku su znanstvenici kaotične rezultate pokušavali objasniti na deterministički način pa su kaotične pojave pripisivali utjecaju smetnji na sustav.
Prvi slom determinizma nastupio je kada se za nemjerljivo male razlike u početnim uvjetima dobio različit ishod. U teoriji kaosa ova ekstremna osjetljivost na početne uvjete poznata je pod nazivom leptirov učinak, koji glasi:
"Ako leptir zamahne krilima u Pekingu, on može uzrokovati uragan na Floridi".
To ne znači da vjetar koji nastaje mahanjem leptirovih krila uzrokuje uragan, već da i mahanje leptirovih krila može promijeniti slijed događaja koji bi se zbio da leptir nije mahao krilima. Također bi se moglo reći i kako će zamah leptirovih krila spriječiti pojavu uragana na Floridi. Kada bi uspjeli uvrstiti sve moguće utjecaje na početne uvjete, pokazalo bi se da i dalje ne bi mogli u potpunosti predvidjeti buduća zbivanja.
Drugi slom determinizma je prikaz realnog broja na računalu, odnosno dobivanje dva različita ishoda za dva različita prikaza realnog broja. Ova dva svojstva pojavljuju se samo u kaotičnim sustavima.
U razdoblju nakon 1989. kaos je prešao veliki put. Preobrazio se, posebno u popularnom tisku, u nešto što se naziva „teorijom kaosa“.
Međutim, kaos nije teorija, to je koncepcija, i to takva da se ne može smisleno odvojiti od ostatka dinamike.
Matematičke su tehnike toliko uznapredovale, da danas imamo strog dokaz da model koji je osmislio Edward Lorenz definitivno vodi u kaos.
Teorija kaosa je dobila družicu poznatu kao teorija kompleksnosti.
Teorija kaosa nam kaže da se jednostavni sustavi mogu ponašati kompleksno; teorija kompleksnosti kaže nam da se u kompleksnim sustavima može "pojaviti" jednostavno ponašanje.
Teorija relativnosti
Einsteinova teorija relativnosti sastoji se od dvije znanstvene teorije na području fizike: posebne relativnosti i opće relativnosti. Ove su teorije osmišljene kako bi objasnile činjenicu da se elektromagnetski valovi ne pokoravaju Newtonovim zakonima gibanja. Elektromagnetski valovi gibaju se konstantnom brzinom, nezavisno od kretanja promatrača. Osnovna ideja obje teorije je da će dva promatrača, koji se nalaze u međusobno relativnom gibanju (tj. gibanju jedan u odnosu na drugoga), izmjeriti različite vremenske i prostorne intervale za iste događaje, ali da će fizikalni zakoni obojici izgledati jednako.
Posebna relativnost
Einsteinov članak, "O elektrodinamici tijela u gibanju" (1905), uvodi posebnu teoriju relativnosti. Posebna relativnost smatra da promatrači u inercijskim referentnim okvirima koji su u međusobno relativnom jednolikom gibanju ne mogu izvesti nikakav pokus kojim bi utvrdili koji od njih je u "apsolutnom kretanju". Teorija postulira da će brzina svjetlosti u vakuumu biti ista za oba promatrača (tj. promatraču nepromjenjiva [invariantna] brzina).
Jedna od prednosti posebne relativnosti je što može biti izvedena iz svega nekoliko premisa:
• brzina svjetlosti u vakumu je konstantna (299 792 458 m/s)
• fizikalni zakoni su isti za sve promatrače u inercijskim referentnim okvirima
Opća relativnost
Opću teoriju relativnosti Einstein je objavio 1916. (kao seriju predavanja održanih na Pruskoj akademiji znanosti 25.11.1915). Opća teorija relativnosti je geometrijska teorija koja postulira da prisutnost mase i energije "zakrivljuje" prostor i vrijeme, te da ta zakrivljenost utječe na put slobodnih čestica (i općenito svjetlosti). Ova se teorija koristi matematikom diferencijalne geometrije i tenzora da bi opisala gravitiranje bez korištenja gravitacijske sile. Ova teorija sve promatrače drži ekvivalentnima, a ne samo one koji su u jednolikom gibanju.
Teorija relativnosti, kvantna teorija i teorija determinističkog kaosa obilježila je
proteklo 20. stoljeće. Deterministički kaos je znanost budućnosti, koji će omogučiti onaj
mentalni pomak koji je potreban da ljudi shvate u kojoj mjeri je priroda deterministički
sustav, podobna za iskorištavanje, a u kojoj mjeri je nepredvidljiva.
Prema opce prihvacenoj definiciji:
Teorija determinističkog kaosa je kvalitativno proučavanje nestabilnog neperiodičnog
ponašanja u deterministickim nelinearnim dinamičkim sustavima.
Ekosustavi, šume, lovišta, divljač i druge životinjske vrste, kompleksni su
nelinearni dinamički sustavi. Teorija kompleksnosti je nova znanost o kompleksnim i
složenim sustavima. Proučava život na rubu kaosa i istražuje svojstva kompleksnih
sustava u tom stanju. Ti kompleksni sustavi imaju sposobnost uravnoteživanja reda i
kaosa. Točka ravnoteže nazvana je rubom kaosa, gdje je sustav u nekoj vrsti pritajena
očekivanja izmedu stabilnosti i pada. Kompleksnost se bavi time kako se stvari dogadaju,dok kaos teži promatranju i proučavanju nestabilnog i neperiodičnog ponašanja. Kaos pokušava razumjeti dinamiku koja je u pozadini ponašanja kompleksnog sustava.
Kompleksnost naglašava medupovezanost svega. Vječna borba izmedu reda i nereda,
harmonije i kaosa prožima čitavu prirodu. Red se izjednačava s dobrim, a nered s
kaosom. Red i kaos ogledaju se kao dvije suprotnosti, polovi oko kojih se vrte naše
interpretacije svijeta. Teorija kompleksnosti sazdana je oko težnje složenih sustava da
iskazuje jednostavno ponašanje, jednostavno na nekim razinama ponašanja, ali ne na
razini pojedinačnih dijelova od kojih se sustav sastoji.
Bogatstvo i raznolikost međudjelovanja izmedu brojnih međuovisnih varijabli
dopuštaju kompleksnim sustavima da se samoorganiziraju. Proces samoorganizacije
dogada se spontano. Spontana samoorganizacija jedan je od glavnih zaštitnih znakova
kompleksnih sustava. Primjer su ptice selice koje krecu na put. One se uskladuju i
prilagodavaju svojim susjedima i nesvjesno se organiziraju u pravilno oblikovano jato.
Mozak neprestano organizira i reorganizira svoj živcani sustav kako bi učio iz iskustva.
Jednostavnim činom kupnje i prodaje, medu ljudima se organizira ekonomija.
Što je uopće kaos?
Pod pojmom kaosa misli se na deterministicki kaos, t.j. nemogučnost predviđanja
sudbine nekog sustava u budućnosti, iako postoje točno određena pravila (jednadžbe) po
kojima se taj sustav ponaša.
Post je objavljen 08.03.2010. u 11:35 sati.