Teoria del caos ed effetto farfalla

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L’effetto farfalla è reale? Il cosiddetto effetto farfalla è l’idea che eventi su piccola scala possano generare enormi conseguenze impreviste. Sull’argomento fu realizzato anche un film nel 2004.

Ma l’effetto farfalla esiste? Funziona?

Effetto farfalla

La redazione di Gizmodo l’ha chiesto ad alcuni scienziati, ed ecco le loro risposte:

Dale Durran

(Professore e presidente del Dipartimento di Scienze dell’Atmosfera, Università di Washington, la cui ricerca include lo studio della prevedibilità atmosferica).

L’effetto farfalla è stato introdotto da Edward Lorenz nel contesto della prevedibilità atmosferica. In realtà, originariamente lui si riferiva alle ali di gabbiano, non alle farfalle. Il nome The Butterfly Effect fu proposto (dal Dr. Phil Meriless) come titolo per un discorso che Lorenz tenne poco dopo aver pubblicato il suo articolo nel 1969.

L’effetto farfalla è reale, nel senso che piccoli cambiamenti su piccole scale possono cambiare il tempo per sempre, ma è dubbio che una farfalla possa influire su qualsiasi tipo di cambiamento significativo del tempo. Il problema è che le farfalle sono troppo piccole per cambiare davvero qualcosa.

Ma cose appena un po’ più grandi – un aeroplano, per esempio – possono avere un effetto importante sul clima. La presenza o l’assenza di una nuvola può cambiare le circolazioni dell’aria attorno alla nuvola, che, cambiando, modificherà le circolazioni di dimensioni leggermente più grandi, che quindi cambieranno circolazioni ancora più grandi, e così avremo questa influenza a cascata su grandi sistemi partita proprio da qualcosa su piccola scala.

Detto questo, non è vero che le farfalle rovinano le nostre previsioni del tempo. Piccole incertezze sulle condizioni meteorologiche su regioni molto più vaste fanno sì che modelli meteorologici quasi identici divergano col tempo e le incertezze sulle regioni più vaste (ad esempio un rettangolo di 100 miglia) annullano completamente qualsiasi influenza delle farfalle”.

Brian Swingle

(Assistente Professore, Fisica, Università del Maryland, che studia la fisica delle informazioni quantistiche)

L’effetto farfalla è sicuramente reale: se prendi un sistema caotico ed esegui due diversi esperimenti con punti di partenza leggermente diversi, osserverai la differenza di comportamento che cresce rapidamente nel tempo. Matematicamente, le differenze tra i due esperimenti raddoppieranno ripetutamente col passare del tempo, finché le differenze non saranno enormi.

Più complicato è l’effetto farfalla quantistico, che sorge nei sistemi che combinano il caos con la strana fisica del mondo quantistico. Per questi tipi di sistemi, ci sono nozioni di caos quantistico, ma proprio la diagnosi dell’effetto farfalla quantistico è un argomento che si sta studiando. In alcuni casi, possiamo identificare una proprietà sperimentalmente rilevabile che si prevede raddoppierà ripetutamente come nel classico effetto farfalla. Ma non sappiamo ancora se è possibile dare un senso generale a questo per i sistemi quantici caotici.

Anche gli esperimenti che cercano di studiare questa fisica sono molto interessanti. Spesso coinvolgono raccolte speciali di atomi e fotoni che sono stati progettati per essere altamente controllabili e isolati dal mondo esterno. Gli sperimentatori tentano di far avanzare le dinamiche del sistema in avanti e indietro nel tempo, come riavvolgere e far avanzare rapidamente un film. L’idea è che se avanza velocemente, riavvolgiamo immediatamente, torniamo da dove siamo partiti, ma se avanza velocemente e facciamo un piccolo cambiamento prima di riavvolgere, allora in un sistema caotico finiremo rapidamente in una situazione molto diversa da quella da cui siamo partiti”.

David Pincus

(Professore, Psicologia clinica, Chapman University, che ha studiato la teoria del caos e l’effetto farfalla in relazione alla psicologia umana)

Douglas Stanford

(Professore associato di Fisica allo Stanford Institute for Theoretical Physics, si occupa di gravità quantistica, la teoria dei campi quantistici e la teoria delle stringhe)

L’effetto farfalla è reale, ma è un po ‘difficile da rilevare. Per renderlo visibile, possiamo immaginare un esperimento con una macchina del tempo. Tu vai molto indietro nel tempo e cambi una piccola cosa irrilevante, come la posizione di un singolo atomo. A questo punto, tornando al presente, ci saranno cambiamenti enormi rispetto a come stavano le cose prima del viaggio a ritroso nel tempo.

Questa era fondamentalmente la trama del racconto breve “A Sound of Thunder” del 1953. E l’autore Ray Bradbury aveva ragione. Ma ha sottovalutato quanto potente sarebbe stato il riarrangiamento del presente. Una regola empirica è che le cose del presente che sarebbero state facili da prevedere in passato non cambieranno. Ma le cose che sembrano difficili da prevedere saranno diverse.

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