Математики научились предсказывать хаотические процессы

Брайан Хант и Эдвард Отт из Университета Мэриленда в Колледж-Парке (США) разработали набор формул и принципов, по которым можно спрогнозировать эволюцию хаотических систем и оценить последствия "эффекта бабочки", в основе которого лежит понятие так называемой энтропии расширения. Статья об этом недавно была опубликована в журнале Chaos.

Фото: Фотоархив Pravda.Ru

Бабочка, меняющая мир

Термин "эффект бабочки" был предложен в 1961 году известным математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцом. Пытаясь просчитать прогноз погоды сразу на несколько дней, ученый обнаружил, что даже малейшие изменения в изначальных условиях расчетов очень сильно влияют на конечный результат и предсказать заранее последствия этих изменений очень сложно. В конце концов, Эвард Лоренц сравнил этот эффект с тем, как если бы чайка или бабочка одним-единственным взмахом крыла меняла погоду на другом конце земного шара. Так появилась на свет современная математическая теория хаоса, описывающая поведение нелинейных систем.

Хант и Отт, в свою очередь, разработали математическую концепцию, которая позволяет рассчитать, как быстро меняется скорость увеличения объема моделируемой хаотической системы и как быстро меняются изначально заданные параметры. Модель также учитывает воздействие на работу системы внешних факторов уже после ее старта, что позволяет более точно спрогнозировать поведение реальных объектов нашего мира, на которые постоянно воздействует окружающая среда.

Данный способ моделирования позволяет определить, является ли та или иная система хаотичной по своей природе и насколько сильны в ней эти хаотические колебания.

Открытие Ханта и Отта можно применять для прогнозирования процессов из самых разных сфер и областей. Так, метеорологам оно поможет научиться с более высокой точностью предсказывать погоду, астрономам - описывать поведение планет в звездных системах с хаотическим устройством, а медикам — разрабатывать надежные водители сердечного ритма.

Энтропия и параллельные миры

Также концепция энтропии расширения может приблизить для нас прорыв в параллельные миры. Пока они существуют в основном лишь на уровне фантастических предположений. Так, известны случаи, когда люди и объекты мгновенно перемещались в пространстве на большие расстояния или вовсе исчезали необъяснимым образом. Исследователь Чарльз Форт в 1930 году назвал зоны, в которых были зафиксированы подобные явления, "телепортационными местами". Однако все попытки намеренно осуществить процесс телепортации почему-то не увенчались успехом.

Правда, если верить старинным легендам и некоторым научным гипотезам, такие "порталы" открываются только при определенных обстоятельствах и в определенное время. Так вот, с помощью принципа энтропии расширения можно было бы вычислить, где и когда откроется "проход" в иной мир… Хотя пока это, разумеется, только мечта…

Телепортация — реальность?

Впрочем, успешные опыты по телепортации уже были осуществлены на квантовом уровне. В 1935 году была опубликована статья Альберта Эйнштейна и его учеников Бориса Подольского и Натана Розена "Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?", посвященная так называемому ЭПР-парадоксу (парадоксу Эйнштейна — Подольского — Розена), связанному с квантовой механикой.

Физики выдвинули гипотезу, согласно которой, если два связанных между собой фотона разлетаются и один из них меняет параметры поляризации, например, врезается во что-нибудь, то он исчезает, но информация о нем мгновенно переносится к другому фотону, и он становится тем, исчезнувшим! Внимания научной общественности эта работа удостоилась лишь в 1994 году. К тому времени были уже проведены практические эксперименты, результаты которых подтвердили теорию ЭПР-парадокса. В частности, в 1982-1985 годах француз Алан Аспе с помощью соответствующего оборудования провел серию опытов, результаты которых совпали с выкладками, предложенными Эйнштейном, Подольским и Розеном.

А в 2006 году физики из Британии и Японии сумели создать копию лазерного луча путем квантовой телепортации. Всего было создано две копии, появившиеся одновременно в двух местах. Обе они несколько отличались от оригинала.

Эксперимент проходил в лаборатории Токийского университета. Исследователи сумели передать свойства одного фотона паре других — "клонировать" его. Ранее удавалось "копировать" лишь отдельные микрочастицы. Сейчас же ученые сгенерировали целые пучки световых фотонов, почти идентичные исходному.

Возможно, со временем удастся научиться телепортировать не только частицы, но и более крупные объекты. Так или иначе, люди постепенно учатся делать предсказуемыми случайные процессы, и это поможет нам более уверенно чувствовать себя в окружающем мире.

Читайте также:

Вселенную измерили до секунды

Темную материю схватили за "хвост"?

Десять главных научных открытий года

Машина времени поможет исследовать космос?

Телепортация практически изобретена