65 jaar geleden werd het verhaal van de klassieker van de Amerikaanse fictie Paradise Bradbury "And Thunder Rocked" uitgebracht. Het beschreef een reis naar het verre verleden, waar een van de helden per ongeluk een vlinder verpletterde. Dit leidde tot onvoorspelbare gevolgen, waardoor de toekomst radicaal veranderde. In het begin van de jaren zestig ontving Edward Lorenz, een jonge assistent op de afdeling Meteorologie van het Massachusetts Institute of Technology, een aantal ongebruikelijke diagrammen. Hun vorm leek op de vleugels van een vlinder, en een grote fan van sciencefiction noemde Lorenz het patroon dat hij ontdekte meteen "het vlindereffect". Al snel werd het een universeel concept dat veel mysterieuze verschijnselen verklaart, wanneer kleine gebeurtenissen tot grootse gevolgen leiden, zoals tyfonen, grootschalige epidemieën of de afdaling van kolossale gletsjers vanaf de koepel van Antarctica.
Afrondingsfouten
In feite is het vlindereffect verre van een eenvoudig idee dat is afgeleid van een zeer complexe wiskundige chaostheorie. Het begon allemaal toen Lorenz probeerde een reeks computerprogramma's te maken die weersveranderingen op de lange termijn konden voorspellen. Op een dag rondde hij de duizendsten van meteorologische waarden zoals windsterkte, vochtigheid en atmosferische druk niet af. Dit leidde ineens tot een fenomenaal resultaat. Het bleek dat deze kleine gegevensveranderingen de langetermijnprognose volledig veranderden.
Edward Lorenz.
Een heel decennium lang verfijnde Lorenz zijn theorie, maar deze werd beroemd dankzij de vastberadenheid van een andere meteoroloog. In 1972 werd een prestigieuze internationale conferentie gehouden, maar het lukte Lorenz niet om de titel van het rapport te presenteren. Er was helemaal geen tijd meer, en dit werd moedig gedaan door zijn collega, waardoor het werk een volledig niet-academische titel kreeg: "Voorspellen: zal een vlinderflap in Brazilië een tornado veroorzaken in Texas?" Vanaf dat moment begonnen verhitte discussies over het Lorentz-vlindereffect.
In dat vroege werk probeerde Lorenz te bewijzen dat de verstrekkende gevolgen van kleine atmosferische anomalieën twee fascinerende problemen vormen. Ten eerste moet je weersvoorspellingen en nepvoorspellers niet bekritiseren, want het blijkt dat het bijna onmogelijk is om een nauwkeurige langetermijnweerkaart te maken. Ten tweede is het in veel processen simpelweg onmogelijk om 'een vlinder te vangen' en dat keerpunt te identificeren dat tot een echt eindresultaat leidt.
Over het algemeen zijn veel filosofen erg op hun hoede voor de "Lorentz-vlinders". Immers, als kleine onnauwkeurigheden in sommige natuurverschijnselen van zo groot belang zijn, dan kan worden gesteld dat onze wereld enigszins volkomen onvoorspelbaar is …
Promotie video:
De geboorte en dood van een tornado
Volgens Lorenz-kaarten kunnen talloze natuurlijke verbindingen niet alleen een tornado veroorzaken met het klapperen van de vleugels van een vlinder, maar ook een orkaan in de kiem doven. Dus als een persoon zich bemoeit met de omringende natuur, bijvoorbeeld door het ecologische evenwicht te verstoren, dan zullen we nauwelijks zeker weten wat er zou zijn gebeurd in het alternatieve scenario "Aarde zonder mensen". En dit alles komt doordat alle volgende veranderingen erg moeilijk te traceren zijn en de volgorde van gebeurtenissen te herstellen.
Zelfs tijdens zijn leven merkte Lorenz helaas op dat de meeste klimatologen om hem heen zijn oorspronkelijke constructies precies het tegenovergestelde waarnemen. De belangrijkste gedachte in de theorie van Lorentz is dat we een belangrijke gebeurtenis en het verband met het heden niet gemakkelijk kunnen traceren. Bewerend dat het klapperen van de vleugels van een vlinder een storm kan veroorzaken, moeten we onmiddellijk doorgaan naar de volgende vraag: hoe kunnen we vol vertrouwen beweren dat het deze atmosferische anomalie was die de geboorte veroorzaakte en niet de dood van een verpletterende tornado?
Het onderzoek van Lorentz blijkt een kans te bieden om op een nieuwe manier naar het probleem van oorzaak-gevolgrelaties te kijken, maar bevat geen simpele antwoorden om de toekomst te voorspellen.
Kitchen Weather Mysteries
Als meteoroloog probeerde Lorenz veel van de mysteries van de "weerkeuken" uit te leggen met behulp van het fenomeen dat hij ontdekte. Volgens zijn gewaagde aanname. de oorzaak van de krachtigste stormen die in de Golf van Mexico worden geboren, kan een kleine weersafwijking in de zuidelijke Atlantische Oceaan zijn.
Computerweermodel gemaakt door Edward Lorenz.
Na de dood van de wetenschapper in 2008 probeerden een aantal Latijns-Amerikaanse weersvoorspellers het vlindereffect in verband te brengen met het verbazingwekkende fenomeen Pacific El Niño. Op een onbegrijpelijke manier beïnvloedt deze periodieke atmosferische anomalie op de een of andere manier de geboorte van verwoestende tornado's, waardoor miljarden dollars aan verliezen worden toegebracht aan de zuidelijke staten van de Verenigde Staten.
Tegelijkertijd zijn veel Amerikaanse complottheoretici er gewoon zeker van dat ze al lang proberen 'weervlinders' naar buiten te brengen die stormen kunnen veroorzaken in verschillende delen van de wereld op de geheime oefenterreinen van het Pentagon. In ieder geval kan dit een echte lont zijn voor een hypothetisch "klimaatwapen" waarover de laatste tijd veel is gesproken.
De belangrijkste parameter hier is orkaanwind als een van de onderzoeksgebieden in de atmosferische fysica. Deze wetenschap heeft jarenlang geprobeerd de bewegingsbanen van luchtwervelingen te voorspellen, maar kan nog steeds hun kracht en dus de omvang van mogelijke vernietiging niet voorspellen.
Orkaanvergelijking
Al een kwart eeuw werken meteorologen hard om betrouwbare computermodellen van slecht weer te maken. Het struikelblok hier is de zogenaamde orkaanvergelijking, die niet kan worden opgelost op basis van klassieke ideeën over het mechanisme van zijn vorming. Je kunt je voorstellen dat zich ergens in het zuidoosten van de Caraïben een krachtige orkaan vormt. Daar ontmoeten stromen warme en vochtige lucht koude wind uit de Andes. Er treedt intensieve condensatie van waterdamp op onder vorming van een dikke bewolking. Als we echter proberen alle noodzakelijke parameters in te stellen, zullen we op geen enkele manier de koers en de toename van de windkracht kunnen bepalen. Met name de geschatte windsnelheid zal altijd veel lager zijn dan in werkelijkheid.
Lancering van een GPS-sonde.
Het is bekend dat hoe sterker de wind, hoe meer golven op het wateroppervlak. Golven werken hier als een natuurlijke "ruwheid" van het wateroppervlak, waartegen de luchtstromen "wrijven". Als we ondertussen kijken naar de balans tussen de energie-input en de absorptie ervan als gevolg van wrijving, dan blijkt dat hoe sterker de wind, hoe groter deze absorptie zal zijn. Dat wil zeggen, de golven zouden de wind moeten doven, net als in de naam van het cultuswerk van de gebroeders Strugatsky, maar in werkelijkheid gebeurt dit niet.
De hypothese van Russische geofysici
Aan het einde van de vorige eeuw kwam een groep medewerkers van de afdeling niet-lineaire geofysische processen van het Instituut voor Toegepaste Fysica van de Russische Academie van Wetenschappen uit Nizhny Novgorod met een zeer ongebruikelijke hypothese. Op basis van de principes van de theorie van Lorentz, stelden ze de hypothese voor dat de weerstand van het oceaanoppervlak paradoxaal genoeg afneemt naarmate de wind toeneemt.
Toen, in 2003, verscheen een artikel van de Amerikaanse onderzoeker Kerry Emmanuel in het tijdschrift Gage, waarin een soortgelijk fenomeen werd beschreven. In zijn conclusies vertrouwde hij op langetermijngegevens over de windsnelheid in tropische cyclonen met behulp van vallende GPS-sondes van het Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration Hurricane Observing Center. Op basis van de generalisatie van de resultaten van deze metingen, bleek dat de weerstandscoëfficiënt van het zeeoppervlak aanzienlijk lager is dan de waarde die wordt verkregen bij de berekeningen van conventionele winden.
Russische wetenschappers onderzoeken het "vlindereffect dat orkanen genereert" op een unieke installatie "Complex van grootschalige geofysische opstanden", bestaande uit een bassin met een snel windgolfkanaal. Tegenwoordig is dit complex opgenomen in de lijst met installaties van nationaal belang in Rusland.
Net voor het vangen van "orkaanvlinders"
De experimenten van de geofysici van Nizhny Novgorod leverden verbluffende resultaten op. Met behulp van een high-speed videocamera die tot een half miljoen frames per seconde filmde, was het mogelijk om de verbazingwekkende processen van de geboorte van "orkaanvlinders" vast te leggen. Zo ontstond er begrip van het mechanisme van het optreden van orkaanwinden bij het begin van een storm. Het werd duidelijk dat in een bepaald stadium de luchtstromen van de groeiende tyfoon over de golven razen, als een draagvleugelvliegtuig of een kolossaal ekranoplan. Tegelijkertijd vormt de luchtmassa een "schuimkussen" van stevige lammeren boven de golven, wat de opwinding verzacht. In dit geval neemt de weerstand tegen luchtstromen over het zeeoppervlak sterk af.
Wetenschappers telden de druppels en realiseerden zich dat het meest efficiënte mechanisme voor het genereren van spatten was gevonden, wat het beeld van het optreden van orkanen enorm verandert. Eerder werd aangenomen dat spatten worden gevormd bij het breken van zwevende bellen en dat hun hoeveelheid onvergelijkbaar minder is. Het bleek dat als we de resultaten van het laboratoriumexperiment van Nizhny Novgorod herberekenen voor natuurlijke omstandigheden, de vorming van orkaanwinden duidelijk wordt. Wetenschappers realiseerden zich dat de wind een effectief mechanisme is voor de stroom van energie naar de monsterlijke kracht, en kwam bijna in de buurt van het voorspellen van het vernietigende vermogen van een orkaan.
Het "Lorentz-vlindereffect" werd echter ook gevonden in wetenschappen die ver verwijderd waren van de meteorologie.
Insecten van financiële crises
Tien jaar geleden begonnen verschillende enthousiastelingen van de virtuele club van fans van financiële voorspellingen Smartmoney de markt te onderzoeken "volgens Lorenz" en ze vingen meteen de "vlinder van de financiële crisis". Het blijkt dat Sony's groeiende pakket logistieke problemen een kritieke impact kan hebben op een heel netwerk van aandeelhouders, verkopers en investeerders. Dit is hoe een onheilspellende voorspelling verscheen op de Smartmoney-website: "Eén vlinder, in dit geval de Japanse vlinder, lanceert een heel kritisch proces in de wereldwijde keten van partners." Helaas luisterde niemand naar de ongebruikelijke mening van "economische amateurs". En de crisis van 2008 brak uit …
