نظریه‌ی آشوب

آیا می‌توان در دل هر بی نظمی، نظمی یافت؟

بسیاری از پدیده‌ها به ظاهر بسیار تصادفی و غیرقابل پیش بینی به نظر می‌رسد. مثلا وقتی یک قطره جوهر را درون آب می‌ریزید، دقیقا نمی‌دانید که ذرات جوهر به چه شکلی پخش می‌شوند. یا زمانی که فوتبالیست‌ها در حال بازی کردن هستند، نمی‌توان پیش‌بینی کرد که توپ را به کجا می‌برند و توپ در کل بازی، دقیقا چه مسیرهایی را طی می‌کند. یا زمانی که در فضایی بسته شخصی سیگار می‌کشد، مشخص نیست مولکول‌های دود، چه مسیری را طی خواهند کرد.

ظاهرا همه‌ی این سیستم‌ها، بسیار تصادفی هستند. اما باز هم روش‌هایی برای پیش‌بینی آن‌ها وجود دارد. دانشمندان به چنین سیستم‌هایی که کاملا تصادفی نیستند، اما پیش‌بینی رفتار آن‌ها نیز چندان ساده نیست، سیستم‌های آشوبناک (chaotic systems) می‌گویند. مطالعه‌ی رفتار سیستم‌های آشوبناک، در شاخه‌ای از علم به نام نظریه‌ی آشوب (Chaos Theory) صورت می‌گیرد.

پیش‌بینی رفتار سیستم‌های آشوبناک، برخلاف سیستم‌های غیر آشوبناک، بسیار بسیار پیچیده است. در مورد سیستم‌های غیر آشوبناک، شما به راحتی می‌توانید با دیدن رفتار اولیه‌ی سیستم، رفتار بعدی آن را پیش‌بینی کنید. مثلا می‌توانید بگویید که موشکی که از اینجا و با این زاویه و این سرعت اولیه پرتاب شده است، دقیقا چه زمانی به مریخ می‌رسد. اما مثلا در مورد پیش‌بینی‌های هواشناسی می‌بینید که اگر فاصله‌ی زمانی پیش‌بینی زیاد باشد، خیلی از اوقات پیش‌بینی چندان دقیق نیست.

کوچک‌ترین تغییرات در شرایط اولیه‌ی یک سیستم آشوبناک، می‌تواند منجر به تغییرات بزرگی در سیستم شود. به همین خاطر، با دیدن یک سیستم آشوبناک، نمی‌توان دقیقا پیش‌بینی کرد، حالت قبلی چه بوده است. مثلا شما اگر ناگهان از دقیقه‌ی بیستم یک بازی فوتبال، شروع به تماشا کنید، نمی‌توانید بگویید دو دقیقه قبل از آن، توپ کجا و در اختیار کدام بازیکن بوده است. اما در همین بازی فوتبال، می‌بینید یک پاس کوتاه در این سوی زمین، روندی را آغاز می‌کند که چند دقیقه‌ی بعد در آن سوی زمین، گلی زده می‌شود. اگر آن پاس کوتاه، به بازیکن دیگری داده میشد، احتمالا چند دقیقه بعد این گل زده نمیشد.

اما علیرغم اینکه سیستم‌های آشوبناک، بسیار پیچیده به نظر می‌رسند، یک نکته‌ی مثبت وجود دارد و آن این است که این سیستم‌ها، از همان قوانین فیزیکی پیروی می‌کنند که سیستم های غیر آشوبناک از آن‌ها پیروی می‌کنند. به همین خاطر، اگر شرایط اولیه به خوبی شناخته شود، می‌توان این سیستم‌ها را با دقت مناسبی و البته برای آینده‌ی نه چندان دور، پیش‌بینی کرد.

اثر پروانه‌ای یا butterfly effect یکی از مثال‌های خاص سیستم‌های آشوبناک است که البته راجع به آن، تا حدی نیز مبالغه صورت گرفته است.

– اَبا اِباد