¿Es real el efecto mariposa ? Es una declaración bien conocida que una mariposa, aleteando sus alas en una forma ligeramente distinta, podría un huracán en otro lugar del mundo que no se producen si la mariposa dídn't mover sus alas de forma ligeramente diferente.
No me imagino que esto es cierto.
¿La solapa de el ala de una mariposa en Brasil desencadenar un tornado en Texas?
Este fue el caprichoso pregunta Edward Lorenz plantea en su 1972 dirección a la 139th reunión de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. Algunos erróneamente piensan que la respuesta a esa pregunta es "sí". (De lo contrario, ¿por qué habría de haber planteado la pregunta?) Al hacerlo, pierden de vista el punto de la charla. La frase de apertura de la charla inmediatamente después del título (en donde se planteó la cuestión) se inicia con miedo a parecer frívolo, incluso planteando la pregunta del título, y no digamos lo que sugiere que podría haber una respuesta afirmativa ... Poco más tarde en la charla, Lorenz pide a la pregunta planteada en el título, en términos más técnicos:
Más en general, estoy proponiendo que a través de los años minúscula disturbios ni aumentar ni disminuir la frecuencia de ocurrencia de diversos fenómenos meteorológicos, tales como tornados; lo más que puede hacer es modificar las secuencias en que se producen. La pregunta que realmente nos interesa es la de si se puede hacer incluso esto-si, por ejemplo, dos situaciones meteorológicas diferentes por tan poco como la influencia inmediata de una sola mariposa generalmente después de suficiente tiempo evolucionan en dos situaciones diferentes tanto como la presencia de un tornado. En un lenguaje más técnico, es el comportamiento de la atmósfera inestable con respecto a las perturbaciones de pequeña amplitud?
La respuesta a esta pregunta es, probablemente, y en algunos casos, casi con toda seguridad. La atmósfera opera en diferentes escalas, desde la muy fina (por ejemplo, la aleta de un ala de mariposa) a muy gruesa (por ejemplo, los vientos globales, tales como los vientos alisios). Dadas las circunstancias adecuadas, la atmósfera pueden magnificar las perturbaciones en algún nivel de la escala en los cambios a una escala mayor. Feynman se describe la turbulencia como el más difícil problema no resuelto en la mecánica clásica y se sigue sin resolver a día de hoy. Incluso el problema de la falta de condiciones turbulentas es un problema sin resolver (en tres dimensiones), y por lo tanto el millón de dólares de premio para hacer algún tipo de progreso teórico con respecto a la ecuación de Navier-Stokes.
Actualización: Así es el efecto mariposa real?La respuesta es tal vez. Pero aún más importante, la pregunta en un sentido no tiene sentido. Esta pregunta pierde el sentido de Lorenz a hablar. El punto clave de Lorenz de la charla, y de los diez años de trabajo que dio origen a esta charla, es que, durante un tiempo suficientemente largo lapso de tiempo, el tiempo es esencialmente un no-determinista del sistema.
En un sentido, pidiendo que pequeña perturbación en última instancia, causan un tornado en Texas a ocurrir no tiene sentido. Si la solapa de la mariposa del ala en Brasil, en efecto, podría desencadenar un tornado en Texas, esto significa que el batir de las alas de una mariposa en Brasil podría impedir que el tornado que se produzcan. (Lorenz mismo planteado este punto en su 1972 talk). Pidiendo que pequeña perturbación en un sistema en el que cualquier poco de ruido ambiental puede ser ampliada por varios órdenes de magnitud no acaba de tener sentido.
Los científicos atmosféricos de usar algunas variantes de la ecuación de Navier-Stokes para modelar el clima. Hay un menor de edad (la lengua en la mejilla) el problema con hacer eso: La ecuación de Navier-Stokes ha conocido no liso soluciones. Otro nombre para este tipo de soluciones es "turbulencias". Dado el tiempo suficiente, un sistema gobernado por la ecuación de Navier-Stokes no es determinista. Esto no debería ser sorprendente. Hay otros que no determinista de los sistemas en la mecánica Newtoniana, como Norton cúpula. Pensar en el tiempo como un sistema lleno de Norton cúpulas. (Si lisa existen soluciones para el 3D de Navier-Stokes en ausencia de condiciones turbulentas, es una pregunta abierta, con valor de $1000000.)
Lorenz planteó la cuestión de la no predictibilidad del clima en 1969 su papel, "La previsibilidad de un flujo que posee muchas escalas de movimiento." Incluso si las ecuaciones de Navier-Stokes son, en definitiva, mal e incluso si el tiempo es realmente un sistema determinista, es no determinista para todos los propósitos prácticos.
En Lorenz del tiempo, los meteorólogos no tienen un conocimiento adecuado de mesoescala actividades en la atmósfera (actividades en el orden de unos cientos de kilómetros o así). En nuestro tiempo, que todavía no tienen un conocimiento adecuado de microescala actividades en la atmósfera (actividades en el orden de un kilómetro o así). El colgajo de el ala de una mariposa: es varios órdenes de magnitud por debajo de lo que los meteorólogos llaman "microescala." Que representa un gran problema con respecto a la turbulencia, ya que el aumento de ruido ambiental es inversamente proporcional a la escala (elevado a alguna potencia positiva) en condiciones turbulentas.
Con respecto a una simulación de $1.57\times10^{24}$ partículasMi respuesta ha dado lugar a una forma caótica gran número de comentarios. Una de las claves comentario le preguntó acerca de una simulación de $1.57\times10^{24}$ partículas.
En primer lugar, la buena suerte de hacer una física realista de simulación de un sistema que comprende un gran número de partículas que pueden ser resueltos en una cantidad realista de tiempo. En segundo lugar, valor que representa un mero 0.06 metros cúbicos de aire a temperatura y presión estándar. Un sistema de en la orden de 10 de24 de partículas no puede representar las complejidades que surgen en un sistema que muchos, muchos órdenes de magnitud más grande que eso. La atmósfera de la Tierra consta en la orden de 10 de44 de las moléculas. Un factor de 10a 20 está más allá de "muchos" órdenes de magnitud. Realmente no es de muchos, muchos órdenes de magnitud mayor que el de un sistema de sólo 1024 de partículas.
Esta pregunta ya tiene una respuesta (por mí) en Ciencias de la Tierra:
La mariposa es una colorida ilustración de la Teoría del Caos, y la palabra mariposa llegó en el diagrama del espacio de estado (ver más abajo).
(Al parecer, mi reclamo sobre el origen de la palabra mariposa puede ser históricamente inexacto. Podría ser de interés para el HSM SE)
Un sistema caótico es extremadamente sensible en su valor inicial. En principio, si usted sabe exactamente cómo el estado del universo es de ahora, se podría calcular cómo se desarrolla (pero debido a otras razones, es teóricamente imposible saber el estado exactamente - pero ese no es el punto principal aquí). El problema con un sistema caótico es que un muy pequeño cambio en el estado inicial puede causar una completamente diferente resultado en el sistema (dado el tiempo suficiente).
Así, supongamos que tomamos toda la atmósfera y calcular el tiempo pasando por los próximos 20 días; supongamos por el momento que en realidad nos hacen saber a cada poco. Ahora, volvemos a repetir el cálculo, pero con un diminuto y pequeño de bits que es diferente; como una mariposa que bate sus alas. Como la naturaleza de un sistema caótico es tal que un muy pequeño cambio en el valor inicial puede causar un muy gran cambio en el estado final, la diferencia entre estos dos primeros sistemas puede ser que se obtiene un tornado, y el otro no.
Es esto decir que una mariposa que bate sus alas resultados en un tornado? No, realmente no. Es sólo una cuestión de decir, pero no muy precisa.
Muchos sistemas son caóticos:
- Pruebe a colocar un permiso de un árbol, nunca va a caer de la misma manera dos veces.
- Cuelga un péndulo debajo de otro péndulo y realizar un seguimiento de su movimiento:
(Imagen de Wikipedia)
La figura de un doble péndulo. Comparar con este video de youtube.
- O trate de ayudar a su novio en lo que debe ser una de las más hermosas ilustraciones de la Teoría del Caos nunca. Supongamos que usted está corriendo para coger el autobús. Usted mantenga a la vista de una mariposa, que se retrasa por una fracción de segundo. Esta fracción de segundo te hace perder el autobús, que más tarde se bloquea en un barranco, matando a todos a bordo. Más tarde en la vida, vas a ser un gran político, dictador de iniciar la III Guerra Mundial (Nota: esta no es la trama de la película, pero mi propio mórbida reinterpretación).
Dime, ¿esta mariposa provocar la III Guerra Mundial?
De verdad que no.
(Imagen de Wikipedia)
El efecto mariposa es una popularización de la teoría del caos.
Este diagrama es parte de la narrativa de la teoría del caos para la plebe.
Una parcela de atractor de Lorenz para los valores de r = 28, σ = 10, b = 8/3
No se ve como una mariposa después de todo :; ( lengua en la mejilla) .
Hagamos el caos fondo en primer lugar, desde el artículo de Wiki:
La teoría del caos es el campo de estudio de las matemáticas que estudia el comportamiento y la condición de los sistemas dinámicos que son altamente sensibles a las condiciones iniciales-una respuesta que popularmente se conoce como el efecto mariposa.1 Pequeñas diferencias en las condiciones iniciales (tales como los debidos a errores de redondeo en el cálculo numérico) rendimiento ampliamente divergentes de los resultados de tales sistemas dinámicos, la representación de la predicción a largo plazo es imposible en general.2 Esto ocurre a pesar de que estos sistemas son deterministas, lo que significa que su comportamiento futuro está completamente determinado por sus condiciones iniciales, con no aleatoria de los elementos implicados.4 En otras palabras, la naturaleza determinista de estos sistemas no los hace predecibles.4[5] Este comportamiento se conoce como caos determinista, o simplemente el caos. La teoría fue resumida por Edward Lorenz como:[6]
Caos: Cuando en el presente determina el futuro, pero el aproximado presente no aproximadamente a determinar el futuro.
.................
La sensibilidad a las condiciones iniciales es popularmente conocido como el "efecto mariposa", llamada así por el título de una ponencia presentada por Edward Lorenz en 1972, de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Washington, DC, el derecho Previsibilidad: ¿el batir de las Alas de una Mariposa en Brasil desencadenar un Tornado en Texas?. El aleteo de ala representa un pequeño cambio en el estado inicial del sistema, lo que provoca una cadena de acontecimientos que conducen a fenómenos a gran escala. Tenía la mariposa no batió sus alas, la trayectoria del sistema podría haber sido muy diferente.
Ahora mi respuesta:
La expresión es figurativo, y no tiene que ver con la conservación de la energía, pero con condiciones iniciales en sistemas caóticos, de la dinámica del caos.
Como el clima es caótica, pero la dinámica de entrar en las ecuaciones no son muy bien determinado, el efecto mariposa, sólo puede ser considerado como un popularizó la ficción dinámicos, caos y no se toma literalmente.
Obviamente el efecto necesita tiempo para propagarse (probablemente la velocidad del sonido), pero el efecto es bastante real. Imagine una mesa de billar incalculablemente grande donde la mitad de la tabla tiene bolas, si tiro la bola blanca por lo que recorta una de las bolas en la mitad con bolas, el efecto podría propagarse hasta el final de la tabla, pero si le faltó medio nada ocurría. La diferencia de podría ser 0.00000000001 grados en su tiro, al igual que el aleteo de las alas de una mariposa.
El efecto es real en el sentido de que el movimiento de la mariposa puede tener un gran efecto sobre el clima en un lugar lejano.
Hay, sin embargo, no hay manera de controlar esto. No imagine que algún científico loco que sostiene el mundo para rescate con una jaula llena de mariposas. Es mejor pensar en ello como una ilustración de la teoría del caos. La idea es que los sistemas caóticos, tales como el clima son hipersensibles a los más pequeños detalles (como una mariposa que bate sus alas).
No olvides que muchos de los parámetros de entrar en el sistema. En un sistema caótico no hay manera de desentrañar los efectos causados por las mariposas (pequeñas perturbaciones) de los causados por grandes perturbaciones (tales como la corriente del golfo, por ejemplo). Decimos que la mariposa está causando el huracán porque si lo había matado, no habría tormenta. Sin embargo, hay muchos otros parámetros que están causando el huracán de la misma manera. Es lo más probable que matar a una mariposa y tres abejas traerá el huracán de la espalda.
Finalmente, el caos es algo que necesita tiempo para desarrollarse. En cortas escalas de tiempo, los eventos que son pequeños y de lejos tienen efectos insignificantes.
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
