Vor 65 Jahren wurde die Geschichte des Klassikers der amerikanischen Fiktion Paradise Bradbury "And Thunder Rocked" veröffentlicht. Es beschrieb eine Reise in die ferne Vergangenheit, bei der einer der Helden versehentlich einen Schmetterling zerquetschte. Dies führte zu unvorhersehbaren Konsequenzen und veränderte die Zukunft radikal. In den frühen 1960er Jahren erhielt Edward Lorenz, ein junger Assistent in der Abteilung für Meteorologie des Massachusetts Institute of Technology, eine Reihe ungewöhnlicher Diagramme. Ihre Form ähnelte den Flügeln eines Schmetterlings, und ein großer Fan von Science-Fiction, Lorenz, nannte das Muster, das er entdeckte, sofort „den Schmetterlingseffekt“. Bald wurde es ein universelles Konzept, das viele mysteriöse Phänomene erklärte, wenn kleinere Ereignisse zu grandiosen Folgen wie Taifunen, groß angelegten Epidemien oder dem Abstieg kolossaler Gletscher aus der Kuppel der Antarktis führten.
Rundungsfehler
Tatsächlich ist der Schmetterlingseffekt weit entfernt von einer einfachen Idee, die aus einer sehr komplexen mathematischen Chaostheorie abgeleitet wurde. Alles begann, als Lorenz versuchte, eine Reihe von Computerprogrammen zu erstellen, die langfristige Wetteränderungen vorhersagen konnten. Eines Tages rundete er die Tausendstel der meteorologischen Werte wie Windstärke, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck nicht ab. Plötzlich führte dies zu einem phänomenalen Ergebnis. Es stellte sich heraus, dass diese winzigen Datenänderungen die langfristige Prognose vollständig veränderten.
Edward Lorenz.
Ein ganzes Jahrzehnt lang verfeinerte Lorenz seine Theorie, die jedoch dank der Entschlossenheit eines anderen Meteorologen berühmt wurde. 1972 fand eine prestigeträchtige internationale Konferenz statt, aber Lorenz gelang es nicht, den Titel des Berichts zu präsentieren. Es blieb überhaupt keine Zeit mehr, und dies wurde von seinem Kollegen kühn getan, wodurch die Arbeit einen völlig nicht-akademischen Titel erhielt: "Prognose: Wird eine Schmetterlingsklappe in Brasilien einen Tornado in Texas verursachen?" Von diesem Moment an begannen hitzige Diskussionen über den Lorentz-Schmetterlingseffekt.
In dieser frühen Arbeit versuchte Lorenz zu beweisen, dass die weitreichenden Folgen kleinerer atmosphärischer Anomalien zwei faszinierende Probleme darstellen. Erstens sollten Sie Wettervorhersagen und Scheinvorhersagen nicht kritisieren, da sich herausstellt, dass es fast unmöglich ist, eine genaue Langzeitwetterkarte zu erstellen. Zweitens ist es in vielen Prozessen einfach unmöglich, „einen Schmetterling zu fangen“und den Wendepunkt zu identifizieren, der zu einem echten Endergebnis führt.
Generell sind viele Philosophen sehr vorsichtig mit den "Lorentz-Schmetterlingen". Wenn kleine Ungenauigkeiten in einigen Naturphänomenen von so großer Bedeutung sind, kann man schließlich argumentieren, dass unsere Welt etwas völlig unvorhersehbar ist …
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Die Geburt und der Tod eines Tornados
Laut Lorenz-Diagrammen können unzählige natürliche Verbindungen nicht nur einen Tornado mit dem Flügelschlag eines Schmetterlings verursachen, sondern auch einen Hurrikan im Keim auslöschen. Wenn also eine Person in die umgebende Natur eingreift und beispielsweise das ökologische Gleichgewicht stört, werden wir kaum sicher wissen, was in dem alternativen Szenario "Erde ohne Menschen" geschehen wäre. Und das alles, weil es sehr schwierig ist, alle nachfolgenden Änderungen zu verfolgen und die Abfolge der Ereignisse wiederherzustellen.
Schon zu Lebzeiten bemerkte Lorenz traurig, dass die meisten Klimatologen um ihn herum seine ursprünglichen Konstruktionen genau umgekehrt wahrnehmen. Der wichtigste Gedanke in Lorentz 'Theorie ist, dass wir ein bedeutendes Ereignis und seine Verbindung mit der Gegenwart einfach nicht leicht verfolgen können. Wenn wir behaupten, dass das Schlagen der Flügel eines Schmetterlings einen Sturm verursachen kann, müssen wir sofort mit der nächsten Frage fortfahren: Wie können wir sicher behaupten, dass es diese atmosphärische Anomalie war, die die Geburt und nicht den Tod eines zermalmenden Tornados verursacht hat?
Es stellt sich heraus, dass Lorentz 'Forschung die Möglichkeit bietet, das Problem der Ursache-Wirkungs-Beziehungen auf eine neue Art und Weise zu betrachten, aber keine einfachen Antworten zur Vorhersage der Zukunft enthält.
Küchenwetter Rätsel
Als Meteorologe versuchte Lorenz mit Hilfe des von ihm entdeckten Phänomens viele der Geheimnisse der "Wetterküche" zu erklären. Nach seiner kühnen Annahme. Die Ursache für die stärksten Stürme, die im Golf von Mexiko geboren werden, kann eine kleine Wetteranomalie im Südatlantik sein.
Computerwettermodell von Edward Lorenz erstellt.
Nach dem Tod des Wissenschaftlers im Jahr 2008 versuchten einige lateinamerikanische Wettervorhersager, den Schmetterlingseffekt mit dem erstaunlichen pazifischen El Niño-Phänomen in Verbindung zu bringen. In unverständlicher Weise beeinflusst diese periodische atmosphärische Anomalie irgendwie die Geburt verheerender Tornados und verursacht Verluste in Milliardenhöhe für die südlichen Bundesstaaten der Vereinigten Staaten.
Gleichzeitig sind sich viele amerikanische Verschwörungstheoretiker einfach sicher, dass sie seit langem versucht haben, "Wetterschmetterlinge" hervorzubringen, die in verschiedenen Teilen der Welt auf dem geheimen Trainingsgelände des Pentagon Stürme verursachen können. In jedem Fall kann dies eine echte Zündschnur für eine hypothetische "Klimawaffe" sein, über die in letzter Zeit viel gesprochen wurde.
Der Hauptparameter hierbei ist der Hurrikanwind als eines der Forschungsgebiete in der Physik der Atmosphäre. Diese Wissenschaft versucht seit vielen Jahren, die Bewegungsbahnen von Luftwirbeln vorherzusagen, kann jedoch ihre Stärke und damit das Ausmaß möglicher Zerstörung immer noch nicht vorhersagen.
Hurrikan-Gleichung
Seit einem Vierteljahrhundert arbeiten Meteorologen hart daran, zuverlässige Computermodelle für schlechtes Wetter zu erstellen. Der Stolperstein hier ist die sogenannte Hurrikangleichung, die auf der Grundlage klassischer Vorstellungen über den Mechanismus ihrer Entstehung nicht gelöst werden kann. Sie können sich vorstellen, dass sich irgendwo in der südöstlichen Karibik ein starker Hurrikan bildet. Dort treffen Ströme warmer und feuchter Luft auf kalte Winde aus den Anden. Eine intensive Kondensation von Wasserdampf tritt unter Bildung einer dicken Wolkendecke auf. Wenn wir jedoch versuchen, alle erforderlichen Parameter einzustellen, können wir den Kurs und die Erhöhung der Windstärke in keiner Weise bestimmen. Insbesondere wird die geschätzte Windgeschwindigkeit immer viel niedriger sein als in der Realität.
Starten einer GPS-Sonde.
Es ist bekannt, dass je stärker der Wind, desto mehr Wellen auf der Wasseroberfläche. Wellen wirken hier als natürliche "Rauheit" der Wasseroberfläche, gegen die die Luftströmungen "reiben". Wenn wir das Gleichgewicht zwischen dem Energieeintrag und seiner Absorption aufgrund von Reibung betrachten, stellt sich heraus, dass diese Absorption umso größer ist, je stärker der Wind ist. Das heißt, die Wellen sollten den Wind löschen, genau wie im Namen des Kultwerks der Brüder Strugatsky, aber in Wirklichkeit geschieht dies nicht.
Die Hypothese der russischen Geophysiker
Ende des letzten Jahrhunderts stellte eine Gruppe von Mitarbeitern der Abteilung für nichtlineare geophysikalische Prozesse des Instituts für Angewandte Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften aus Nischni Nowgorod eine sehr ungewöhnliche Hypothese auf. Basierend auf den Prinzipien von Lorentz 'Theorie stellten sie die Hypothese auf, dass der Widerstand der Meeresoberfläche paradoxerweise mit zunehmendem Wind abnimmt.
Dann, im Jahr 2003, wurde in der Zeitschrift Gage ein Artikel des amerikanischen Forschers Kerry Emmanuel veröffentlicht, der ein ähnliches Phänomen beschreibt. In seinen Schlussfolgerungen stützte er sich auf Langzeitdaten zur Windgeschwindigkeit in tropischen Wirbelstürmen mit fallenden GPS-Sonden des Hurricane Observing Center der US-amerikanischen National Oceanic and Atmospheric Administration. Basierend auf der Verallgemeinerung der Ergebnisse dieser Messungen stellte sich heraus, dass der Widerstandskoeffizient der Meeresoberfläche signifikant niedriger ist als der Wert, der bei den Berechnungen herkömmlicher Winde erhalten wurde.
Russische Wissenschaftler untersuchen den "Schmetterlingseffekt, der Hurrikane erzeugt" an der einzigartigen Installation "Komplex großflächiger geophysikalischer Bestände", die aus einem Becken mit einem Hochgeschwindigkeits-Windwellenkanal besteht. Heute ist dieser Komplex in der Liste der Anlagen von nationaler Bedeutung in Russland enthalten.
Netz zum Fangen von "Hurrikan-Schmetterlingen"
Die Experimente der Geophysiker von Nischni Nowgorod lieferten erstaunliche Ergebnisse. Mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera, die bis zu einer halben Million Bilder pro Sekunde filmt, konnten die erstaunlichen Prozesse der Geburt von "Hurrikan-Schmetterlingen" aufgezeichnet werden. So entstand ein Verständnis des Mechanismus des Auftretens von Hurrikanwinden zu Beginn eines Sturms. Es wurde klar, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt die Luftströmungen des wachsenden Taifuns wie ein Tragflügelboot oder ein kolossaler Ekranoplan über die Wellen strömen. Gleichzeitig bildet die Luftmasse über den Wellen ein "Schaumkissen" aus festen Lämmern, das die Erregung glättet. In diesem Fall fällt der Widerstand gegen Luftströme über die Meeresoberfläche stark ab.
Wissenschaftler zählten die Tröpfchen und stellten fest, dass der effizienteste Mechanismus zur Erzeugung von Spritzern gefunden wurde, der das Bild des Auftretens von Hurrikanen stark verändert. Früher wurde angenommen, dass sich beim Aufbrechen schwimmender Blasen Spritzer bilden und ihre Menge nicht wesentlich geringer ist. Es stellte sich heraus, dass, wenn wir die Ergebnisse des Laborexperiments von Nischni Nowgorod für natürliche Bedingungen neu berechnen, die Bildung von Hurrikanwinden deutlich wird. Die Wissenschaftler erkannten, dass der Wind ein wirksamer Mechanismus für den Energiefluss in die monströse Kraft ist, und kamen der Vorhersage der zerstörerischen Fähigkeit eines Hurrikans nahe.
Der "Lorentz-Schmetterlingseffekt" wurde jedoch auch in Wissenschaften gefunden, die weit von der Meteorologie entfernt sind.
Insekten von Finanzkrisen
Vor einem Jahrzehnt begannen mehrere Enthusiasten des virtuellen Clubs der Fans von Finanzprognosen Smartmoney, "laut Lorenz" den Markt zu erforschen, und fingen sofort den "Schmetterling der Finanzkrise". Es stellt sich heraus, dass Sonys wachsende Anzahl logistischer Probleme einen entscheidenden Einfluss auf ein ganzes Netzwerk von Aktionären, Verkäufern und Investoren haben könnte. So erschien eine bedrohliche Prognose auf der Smartmoney-Website: "Ein Schmetterling, in diesem Fall der japanische Schmetterling, startet einen ganzen kritischen Prozess in der globalen Partnerkette." Leider hat niemand auf die ungewöhnliche Meinung von "Wirtschaftsamateuren" gehört. Und die Krise von 2008 brach aus …
