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Teoria do caos eo efeito borboleta

Caos e aleatoriedade

 Tradução automática  Tradução automática Categoria: Terra
Actualização 25 de novembro de 2013

O mundo ao nosso redor, muitas vezes parece imprevisível, confuso, aleatória e caótica. Um sistema caótico é um sistema simples ou complexo, sensível às condições iniciais e é de natureza repetitiva, uma recorrência elevada. Uma pequena perturbação pode causar uma instabilidade ou desequilíbrio imprevisível gigantesco de longo prazo. E dispositivos simples pode dar origem a fenômenos complexos. Um sistema caótico é o inverso de um sistema perfeitamente regulares. Em mecânica celeste, os movimentos dos planetas ao redor do Sol têm muito tempo parecido pertencer a um sistema regular. A partir de a grande revolução astronômica, Nicolau Copérnico (1473-1543) impõe a simple idéia de que os planetas giram em torno do sol. Johannes Kepler (1571-1630) pode depois calcular com exatidão elevada, as trajetórias dos planetas ao redor do sol.
Então Isaac Newton (1642-1727) explica todos os movimentos celestes com uma simples lei, a lei da gravitação. A matéria atrai a matéria em função das massas envolvidas e inversamente ao quadrado de sua distância. Isso permite de fazer cálculos precisos e principalmente previsões. Com este simple lei se explica todos os movimentos celestes. No entanto incoerências existe entre as observações astronômicas e os cálculos e ainda as leis matemáticas da teoria da gravitação são precisas. Isso vem do fato de que as leis funcionam bem em um sistema de dois objetos celestes mas no universo, todos os objetos celestes sobem a influência gravitacional dos outros. São estes pequenas flutuações, estes turbulência, estes perturbações gravitacionais que forçam a instabilidade do sistema.
A Teoria do Caos tem emergido com o computador na década de 1970, os computadores permitiram a visualização imediata de sistemas dinâmicos complexos, como o sistema solar. É precisamente o estudo do movimento de três corpos em interação gravitacional, como a do Sol, a Terra ea Lua, que é a origem da teoria do caos. O estudo do problema de três corpos isolados do resto do mundo tem de conhecer a estabilidade do sistema solar ao longo do tempo. Os cientistas queriam saber o risco de uma colisão com outro corpo ou riscos de um dos corpos a ser ejetado do Sistema Solar. Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) acreditava na estabilidade do sistema, mas o matemático francês Henri Poincaré (1854-1912), um século mais tarde, descubra o caos potencial escondido nas equações da teoria dos sistemas dinâmicos.

 

Poincaré simplifica cálculos através do estudo de um sistema solar que contém apenas três corpos, Terra, Lua, Sol. Ele então é impossível calcular suas interações e determinar suas trajetórias durante um longo tempo, porque este mini system, perfeitamente descrito pelas equações, é imprevisível. Sua contribuição para o problema dos três corpos, fez dele o precursor da teoria do caos, porque introduziu muitos conceitos.
Atualmente, a representação matemática de um sistema dinâmico em um computador, mostra uma figura (ver imagem contra) chamado um atrator que reflete com precisão o movimento do sistema. Este atrator reflete a regularidade do movimento ou seja, sua velocidade e sua posição. Um sistema perfeitamente regular será representado por um atractor simple, como um círculo ou uma elipse. Quando uma perturbação força ligeiramente o sistema para mudar, ele pode tornar-se instável e o atrator mostra uma figura caótica e imprevisível.
Movimentos que respondem a leis matemáticas e permanecem imprevisíveis são chamados pelos cientistas "caos". Desde que os cientistas têm descoberto que a teoria do caos se aplica a quase todos os sistemas dinâmicos e em muitos domínios, tais como mecânica dos fluidos, a economia, as transmissões de rádio ou a previsão do tempo.
Em conclusão, a órbita de planetas torna caótica, a longo prazo, e manifestações de caos aparecem como eles são muito sensíveis às condições iniciais. Um pequeno erro de 15 metros sobre a posição inicial da Terra em sua órbita, pode, depois de 100 milhões anos transformar-se em um erro de 150.000 mil km, ou seja, que a Terra pode encontrar-se em qualquer lugar do sistema solar, a 300 milhões de quilômetros do Sol ou absorvida por ela. É o mesmo para a órbita de Mercúrio, depois de um longo tempo, achatar-se completamente e ir até Vênus. A teoria do caos mostra a instabilidade do sistema solar e nos ensina que não podemos calcular tudo.
A aleatoriedade tem invadido nossa descrição científica do mundo e, graças à teoria do caos, um pouco dessa incerteza é agora compreensível. Podemos, assim, interpretar as propriedades qualitativas de sistemas dinâmicos e isso nos dá uma idéia de seus comportamentos, sem calcular exatamente. Tudo é explicado por uma sequência aleatória de causas e efeitos, cada evento é determinado por um princípio de causalidade. O universo é determinista mas um "caos" vai surgir.

 Atrator estranho de Lorenz

Imagem: A representação matemática de um sistema dinâmico em um computador mostra uma figura chamada um atrator que reflete com precisão o movimento de um objeto que é a sua velocidade e sua posição. Aqui, o atrator estranho do meteorologista Edward Lorenz (1917-2008). Este é Edward Lorenz que descobriu acidentalmente o princípio fundador da teoria do caos. Ao alterar as condições iniciais de um sistema da ciência da computação de previsão do tempo, ele demonstra que uma baixa incerteza inicial dá origem a um aumento da incerteza na previsão, e esta incerteza torna-se inaceitável depois de um longo tempo. Ele conclui que a sensibilidade às condições iniciais faze perder qualquer esperança de previsão a longo prazo é o que é conhecido como o efeito borboleta de Lorenz. Um simple batimento de asa de uma borboleta pode provocar furacões devastadores milhares de quilômetros mais longe.
Crédito imagem : domínio público

 
           
           
 
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