اَبا اِباد

پاندوله‌ی آشوبناک

پاندوله‌ی آشوبناک

در دل هر آشفتگی، نظمی وجود دارد. یک سیستم هرچقدر هم پیچیده باشد، شما قادر خواهید بود در دل آن، یک‌ نظم پیدا کنید. اگر به دویست سال قبل بازگردیم، این خیلی پیچیده به نظر می‌رسد که کسی وضعیت هوای چند هفته‌ی بعد را پیش‌بینی کند. فکرش را بکنید یک نفر می‌گوید هفته‌ی بعد اینجا طوفان خواهد شد، در حالیکه همه چیز اکنون آرام به نظر می‌رسد. اما دقیقا هفته‌ی بعد، در همان روز پیش‌بینی شده، اینجا طوفان می‌شود.

اگر کسی دویست سال قبل چنین چیزی را پیش‌بینی می‌کرد، همه فکر می‌کردند او یک قدرت ماورایی دارد و خدایان به او گفته اند که هفته‌ی بعد اینجا چه اتفاقی می‌افتد. هرچقدر هم سیستم پیچیده‌تر باشد، درک رفتار آن دشوارتر و پیش‌بینی آینده‌ی آن سخت‌تر می‌شود. اما در هر حال، ما نیاز داریم آینده را پیش‌بینی کنیم و به همین خاطر، نیاز داریم رفتار سیستم‌های مختلف و قوانین حاکم بر آن‌ها را بشناسیم. سیستمی مانند حرکت زمین و ماه و خورشید، از یک نظمی پیروی می‌کند. به همین خاطر، ۲۵۰۰ سال قبل، فیلسوف یونان باستان تالس، موفق شد برای اولین بار، وقوع خورشید گرفتی را به درستی پیش‌بینی کند. هرچند روش او مورد برای این پیش‌بینی دقیقا مشخص نیست، اما به هر حال این سیستم، مدت‌هاست درک شده و پیش‌بینی در آن نیز به راحتی صورت می‌گیرد.

اما سیستمی مثل وضعیت هوا، پارامترهای بسیار متنوعی مانند توزیع دما، توزیع فشار، رطوبت، وزش باد، جریان‌های آبی و بسیاری پارامترهای دیگر را در دل خود دارد و این سیستم به شدت آشوبناک است. با این حال، انسان موفق شده در دل این سیستم پیچیده و آشوبناک، نظم‌هایی را بیابد و به مدد این نظم‌ها و این رفتارها، امروز وضعیت هوایی برای چند روز و چند هفته و حتی چند ماه بعد، به خوبی و به دقت پیش‌بینی می‌شود. حال اجازه دهید با هم مساله‌ای آشوبناک را ببینیم و ببینیم که چطور می‌توانیم از دل این مساله قوانینی استخراج کنیم.

پاندوله‌ی زیر را نگاه کنید.

 

اگر این پاندوله یک پاندوله‌ی معمولی بود که فقط به یک‌ نقطه اتکا داشت، به راحتی می‌توانستیم بگوییم در لحظه‌ی بعدی کجا خواهد رفت. اما از آنجایی که این پاندوله دو نقطه‌ی اتکا دارد (یکی مرکز و یکی وسط بازوی پاندوله) رفتار آن به شدت آشفته است. اما اگر ما یک چراغ روی سر پاندوله وصل کنیم و مثلا هزار تصویر از این پاندوله ثبت کنیم، حداقل دو قانون می‌توانیم از دل آن خارج کنیم.

یکی اینکه می‌توانیم بگوییم این پاندوله هیچگاه از این دایره خارج نمی‌شود، پس محدوده‌ی عمل پاندوله را می‌دانیم.

دوم اینکه پاندوله از قسمت‌های بالایی خیلی عبور نکرده است.

اما سومین و مهم‌ترین موضوع اینکه مرکز چرخش، نقطه‌ای بوده که پاندوله بیشترین دفعات را از آنجا عبور کرده است که به این موضوع در فیزیک، انحطاط (degeneracy) گفته می‌شود. علت انحطاط نیز این است که تعداد حالاتی که پاندوله بتواند در مرکز باشد، از بقیه‌ی حالات بسیار بیشتر است. پس ما توانستیم از دل این سیستم آشفته، سه قانون استخراج کنیم.

– اَبا اِباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *