The 'Butterfly Effect'
It is said that the movement of a butterfly’s wings in a jungle in South America can cause a tornado in Asia. This idea is the basis of what is now called “chaos theory”. But what exactly is chaos theory, and what relevance does it have for anyone who is not an analytical physicist?
The mathematician Henri Poincaré first described chaos theory at the beginning of the 20th century, noting how “differences in the initial conditions produce very great ones in the final phenomena”. Its modern form was first described by the meteorologist Edward Lorenz in 1960. Lorenz was working on the problem of weather prediction. He set up a computer, not to predict the weather, but to look at how a system to predict cycles and changes in weather conditions could be developed. He noticed that even though he sometimes put in the same data, the results would come out differently. At first he thought it was a mistake, but after trying again and again, he reached a different conclusion. This was no mistake. He had set up his computer so accurately that it was in fact accurately replicating the complex systems of the earth’s atmosphere and its influence on weather. Given such a system, the same input could have many different results.
Then, in the late 1960s, another mathematician, Ernst Mandelbrot, did a similar experiment. He put 100 years of New York stock exchange cotton prices into a large, old-fashioned computer and noted that every change in price appeared to be random and unpredictable.
Hence the so-called “butterfly effect”. The flapping movement of a butterfly's wings creates tiny changes in the atmosphere which, over the course of time, cause it to diverge from what would have happened without the flapping. This can eventually cause something as dramatic as a tornado. The small change in the initial condition of the system causes a chain of events which can lead to large-scale phenomena. If the butterfly hadn’t flapped its wings, the trajectory of the system might have been very different.
But chaos theory isn’t only about butterflies and tornadoes. Aspects of chaos theory show up in all areas of our lives, from the smallest to the biggest: from the currents of the ocean to the flow of blood through our bodies, from how tree branches grow to the effects of turbulence on an aeroplane, from how the planets in the solar system move to how exactly milk mixes with your morning coffee. Chaos models can be used to plan traffic flow and thus avoid jams, to make long-range economic forecasts and predict the effects of population growth.
It now seems that alongside relativity and quantum mechanics, chaos theory will be one of the great discoveries of 20th century science, a theory that fundamentally changes the way people think about the universe.
Personally, if chaos theory can help to make sure my morning cappuccino is still warm by the time I get through the usual traffic jam on my way to work, I think it’s a vital addition to modern science.
EFEK KUPU-KUPU
Dikatakan bahwa pergerakan dari sayap kupu-kupu di sebuah hutan di Amerika Selatan dapat menyebabkan tornado di Asia. Ide ini merupakan dasar dari apa yang saat ini disebut "teori chaos".
Tapi apa sebenarnya teori chaos itu, dan apakah relevansi itu dimiliki bagi siapa saja yang bukan merupakan seorang fisikawan analitis.
Matematikawan Henri Poincaré pertama kali menjelaskan tentang teori chaos pada awal abad ke-20, mencatat bagaimana "perbedaan dalam kondisi awal menghasilkan salah satu yang sangat besar dalam fenomena akhir". Bentuk modern pertama kali dijelaskan oleh ahli meteorologi Edward Lorenz pada tahun 1960. Lorenz bekerja pada masalah prediksi cuaca. Dia menyiapkan sebuah komputer, bukan untuk memprediksi cuaca, tapi untuk melihat bagaimana sebuah sistem memprediksi siklus dan perubahan kondisi cuaca dapat dikembangkan. Dia menyadari bahwa meskipun dia kadang-kadang bekerja pada data yang sama, hasil yang akan keluar berbeda. Pada awalnya ia pikir itu adalah sebuah kesalahan, tapi setelah mencoba lagi dan lagi, dia mencapai kesimpulan yang berbeda. Ini bukanlah suatu kesalahan. Dia telah mengatur komputernya begitu akurat bahwa itu sebenarnya secara akurat mereplikasi sistem yang kompleks dari atmosfer bumi dan pengaruhnya terhadap cuaca. Mengingat sistem tersebut, input yang sama bisa memiliki banyak hasil yang berbeda.
Kemudian, pada akhir tahun 1960, matematikawan lain, Ernst Mandelbrot, melakukan percobaan serupa. Dia menempatkan 100 tahun dari bursa harga kapas New York menjadi besar, komputer besar kuno dan mencatat bahwa setiap perubahan harga tampaknya acak dan tak terduga.
Oleh karena itu disebut "efek kupu-kupu". Kepakan pergerakan sayap kupu-kupu menimbulkan perubahan kecil di atmosfer yang sepanjang waktu menyebabkan ia menyimpang dari apa yang akan terjadi tanpa kepakan. Hal ini pada akhirnya dapat menyebabkan sesuatu yang dramatis seperti tornado. Perubahan kecil dalam kondisi awal dari sistem menyebabkan peristiwa berantai yang dapat menyebabkan fenomena skala besar. Jika kupu-kupu itu tidak mengepakkan sayapnya, lintasan sistem mungkin sangat berbeda.
Tetapi teori chaos tidak hanya tentang kupu-kupu dan tornado. Aspek teori chaos muncul dalam semua bidang kehidupan kita, dari yang terkecil sampai yang terbesar: dari arus laut ke aliran darah melalui tubuh kita, dari bagaimana cabang-cabang pohon tumbuh dengan efek turbulensi di pesawat terbang, dari bagaimana planet-planet di tata surya berpindah ke bagaimana sebenarnya susu bercampur dengan kopi dipagi Anda. Model Chaos dapat digunakan untuk merencanakan arus lalu lintas dan dengan demikian menghindari kemacetan, untuk membuat perkiraan ekonomi jangka panjang dan memprediksi dampak pertumbuhan penduduk.
Sekarang tampak bahwa sepanjang relativitas dan mekanika kuantum, teori chaos akan menjadi salah satu penemuan besar ilmu abad ke-20, sebuah teori yang secara fundamental mengubah cara orang berpikir tentang alam semesta.
Secara pribadi, jika teori chaos dapat membantu untuk memastikan bahwa ketergantungan pada saat melewati hambatan yang terkadang muncul saat bekerja, saya pikir itu adalah tambahan penting untuk ilmu pengetahuan modern.
Tapi apa sebenarnya teori chaos itu, dan apakah relevansi itu dimiliki bagi siapa saja yang bukan merupakan seorang fisikawan analitis.
Matematikawan Henri Poincaré pertama kali menjelaskan tentang teori chaos pada awal abad ke-20, mencatat bagaimana "perbedaan dalam kondisi awal menghasilkan salah satu yang sangat besar dalam fenomena akhir". Bentuk modern pertama kali dijelaskan oleh ahli meteorologi Edward Lorenz pada tahun 1960. Lorenz bekerja pada masalah prediksi cuaca. Dia menyiapkan sebuah komputer, bukan untuk memprediksi cuaca, tapi untuk melihat bagaimana sebuah sistem memprediksi siklus dan perubahan kondisi cuaca dapat dikembangkan. Dia menyadari bahwa meskipun dia kadang-kadang bekerja pada data yang sama, hasil yang akan keluar berbeda. Pada awalnya ia pikir itu adalah sebuah kesalahan, tapi setelah mencoba lagi dan lagi, dia mencapai kesimpulan yang berbeda. Ini bukanlah suatu kesalahan. Dia telah mengatur komputernya begitu akurat bahwa itu sebenarnya secara akurat mereplikasi sistem yang kompleks dari atmosfer bumi dan pengaruhnya terhadap cuaca. Mengingat sistem tersebut, input yang sama bisa memiliki banyak hasil yang berbeda.
Kemudian, pada akhir tahun 1960, matematikawan lain, Ernst Mandelbrot, melakukan percobaan serupa. Dia menempatkan 100 tahun dari bursa harga kapas New York menjadi besar, komputer besar kuno dan mencatat bahwa setiap perubahan harga tampaknya acak dan tak terduga.
Oleh karena itu disebut "efek kupu-kupu". Kepakan pergerakan sayap kupu-kupu menimbulkan perubahan kecil di atmosfer yang sepanjang waktu menyebabkan ia menyimpang dari apa yang akan terjadi tanpa kepakan. Hal ini pada akhirnya dapat menyebabkan sesuatu yang dramatis seperti tornado. Perubahan kecil dalam kondisi awal dari sistem menyebabkan peristiwa berantai yang dapat menyebabkan fenomena skala besar. Jika kupu-kupu itu tidak mengepakkan sayapnya, lintasan sistem mungkin sangat berbeda.
Tetapi teori chaos tidak hanya tentang kupu-kupu dan tornado. Aspek teori chaos muncul dalam semua bidang kehidupan kita, dari yang terkecil sampai yang terbesar: dari arus laut ke aliran darah melalui tubuh kita, dari bagaimana cabang-cabang pohon tumbuh dengan efek turbulensi di pesawat terbang, dari bagaimana planet-planet di tata surya berpindah ke bagaimana sebenarnya susu bercampur dengan kopi dipagi Anda. Model Chaos dapat digunakan untuk merencanakan arus lalu lintas dan dengan demikian menghindari kemacetan, untuk membuat perkiraan ekonomi jangka panjang dan memprediksi dampak pertumbuhan penduduk.
Sekarang tampak bahwa sepanjang relativitas dan mekanika kuantum, teori chaos akan menjadi salah satu penemuan besar ilmu abad ke-20, sebuah teori yang secara fundamental mengubah cara orang berpikir tentang alam semesta.
Secara pribadi, jika teori chaos dapat membantu untuk memastikan bahwa ketergantungan pada saat melewati hambatan yang terkadang muncul saat bekerja, saya pikir itu adalah tambahan penting untuk ilmu pengetahuan modern.
0 comments:
Posting Komentar