اثر پروانه ای چیست و نظریه آشوب چگونه شکل گرفت؟
- تاریخچه اثر پروانه ای
- قواعد تئوری آشوب
- کتاب‌های مرتبط با اثر پروانه ای
- فیلم اثر پروانه ای
- اثر پروانه ای و نظریه آشوب
اگر فکر می‌کنید که اثر پروانه ای (Butterfly Effect) یک فیلم ساخته‌شده در سال ۲۰۰۴ میلادی با هنرمندی اشتون کوچر (Ashton Kutcher) و امی اسمارت (Amy Smart) است، اشتباه می‌کنید؛ این فیلم برداشت جدیدی از یک مفهوم قدیمی است. ایده کلی قانون پروانه ای این است که رویدادهای کوچک و به‌ظاهر پیش‌پا‌افتاده ممکن است در نهایت به عواقب بسیار بزرگ‌تری منجر شود. در این مطلب ابتدا بررسی می‌کنیم تاریخچه اثر پروانه ای چیست سپس به مفاهیم نظریه آشوب و همچنین قواعد تئوری آشوب نیز می‌پردازیم.
جدیدترین فرصت‌های شغلی شرکت‌های معتبر را در صفحه آگهی استخدام ببینید.
تاریخچه اثر پروانه ای چیست؟
اصطلاح اثر پروانه ای اولین بار توسط ادوارد لورنز (Edward Lorenz)، پروفسور علم هواشناسی در دانشگاه ماساچوست که در حال مطالعه الگوهای آب‌و‌هوایی بود، در سال ۱۹۶۰ معرفی شد. لورنز دریافت که این تفسیر قطعی از جهان نمی‌تواند توضیحی برای دقیق‌نبودن اندازه‌گیری‌های انسانی از پدیده‌های فیزیکی ارائه دهد. او مشاهده کرد که ارتباطات مستقل علت‌و‌معلولی طبیعت پیچیده‌تر از آن هستند که بتوان آنها را واکاوی کرد. او مدلی را اثبات کرد که طبق آن اگر ۲ نقطه شروع مجاور را که وضعیت کنونی آب‌و‌هوا را نشان می‌دهند در نظر بگیریم، بعد از مدت کوتاهی از هم جدا می‌افتند و سپس یک ناحیه می‌تواند درگیر طوفان‌های شدید شود و ناحیه دیگر آب‌و‌هوای آرامی داشته باشد.
تحلیل‌گران آب‌و‌هوا در آن زمان معتقد بودند که بر اساس سوابق تاریخی آب‌و‌هوا و پیدا‌کردن شرایط مشابه، می‌توان حدس زد که آب‌و‌هوا در آینده چطور خواهد بود، اما لونز به این قضیه مشکوک بود. او برنامه‌ای کامپیوتری را اجرا کرد تا شبیه‌سازی‌های متعدد آب‌و‌هوایی را آزمایش کند. او دریافت که گرد‌کردن یک عدد از ۵۰۶۱۲۷. به ۵۰۶. در شبیه‌سازی‌هایش، پیش‌بینی‌های دوماهه آب‌و‌هوایی را به‌شدت تغییر داد.
او می‌خواست ثابت کند که پیش‌بینی آب‌و‌هوای طولانی‌مدت تقریبا غیرممکن است و دلیل عمده آن نیز این است که انسان‌ها توانایی ارزیابی پیچیدگی عظیم طبیعت را ندارند. متغیرهای جزئی بسیار زیادی وجود دارند که می‌توانند در ایجاد عواقب بسیار بزرگ‌تر نقشی اساسی ایفا کنند.
پیتر دیزیکز (Peter Dizikes)، روزنامه‌نگار علمی بوستون گلوب (Boston Globe)، می‌گوید: «همان طور که لورنز می‌گوید، ارتباطات متقابل بی‌شمار طبیعت به این معناست که بال‌زدن پروانه‌ای می‌تواند به طوفان منجر شود یا از وقوع آن جلوگیری کند. به‌طور مشابه، اگر حتی تغییر کوچکی در طبیعت ایجاد کنیم، هیچ‌گاه نمی‌فهمیم که اثرات آن اختلال چه بوده است؛ چراکه تغییرات متعاقب آن به‌قدری پیچیده و در‌هم‌تنیده است که نمی‌توان آنها را به حالت قبل برگرداند.»
در نتیجه، وقتی افراد به‌طور معمول فکر می‌کردند که اثر پروانه ای به این معنی است که تغییرات کوچک پیامدهای بزرگی دارند (و می‌توانیم این مسیر را بررسی کنیم و ببینیم که چه چیزی موجب چه چیزی شده است)، لورنز تلاش می‌کرد تا بگوید که نمی‌توانیم این تغییرات را ردیابی کنیم. نمی‌توانیم بگوییم که به‌طور دقیق چه چیزی باعث شده است که آب‌و‌هوا به وضعیت کنونی خود برسد.
او برای محاسبه تقریبی محتمل‌ترین نتایج چنین سیستم‌های پیچیده‌ای، مثل الگوهای آب‌و‌هوایی، شروع کرد به استفاده از مجموعه‌ای از شرایط آغازین، کمی متفاوت از هم، تا شبیه‌سازی‌های هواشناسی موازی را اجرا کند. امروزه این روش هنوز برای تهیه پیش‌بینی‌های روزانه هوا استفاده می‌شود.
بعدها دانشمندان به اهمیت کشفیات لورنز پی بردند. بینش و یافته‌های او پایه و اساس شاخه‌ای از ریاضیات، به نام نظریه آشوب، ایده تلاش برای پیش‌بینی رفتار سیستم‌هایی شد که ذاتا پیش‌بینی‌نشدنی هستند. پس از این که دریافتید اثر پروانه ای چیست باید در ادامه قواعید تئوری آشوب را که قانون پروانه ای هم جزئی از آن است را بررسی کنیم.
قواعد تئوری آشوب
اثر پروانه ای
ایده کلی اثر پروانه ای این است که رویدادهای کوچک و به‌ظاهر پیش‌پا‌افتاده ممکن است در نهایت به عواقب بسیار بزرگ‌تری منجر شود. به‌عبارت دیگر، آنها بر سیستم‌های بسیار پیچیده اثرات غیرخطی دارند؛ برای مثال، بال‌زدن پروانه‌ای در نیومکزیکو می‌تواند باعث تغییرات کوچکی در فشار هوا شود و در نهایت، به طوفانی در چین منجر شود. این قانون پروانه ای ممکن است زمان زیادی ببرد، اما ارتباط بین این ۲ رخداد واقعی است. اگر آن پروانه بال‌هایش را در نقطه زمانی/ مکانی درست به هم نزده بود، آن طوفان رخ نمی‌داد. به‌صورت دقیق‌تر، تغییرات کوچک در شرایط اولیه به تغییرات شدید در نتایج منتهی می‌شود. زندگی ما بازنمایی همیشگی این اصل است. معلوم نیست که اثر بلند‌مدت آموزش میلیون‌ها کودک درباره نظریه آشوب و فراکتال‌ها چه می‌تواند باشد.
پیش‌بینی‌ناپذیری
یکی دیگر از قواعد تئوری آشوب، پیش‌بینی ناپذیری است. از آنجا که ما هیچ‌وقت نمی‌توانیم از همه شرایط اولیه یک سیستم پیچیده با جزئیات کامل باخبر شویم، نمی‌توانیم امیدوار باشیم که سرنوشت نهایی یک سیستم پیچیده را پیش‌بینی کنیم. حتی اشتباهات ناچیز در ارزیابی وضعیت سیستم به‌شدت تقویت می‌شوند، در نتیجه هر نوع پیش‌بینی‌ای بی‌ثمر می‌شود. از آنجا که ارزیابی تأثیرات همه پروانه‌ها در دنیا غیرممکن است، پیش‌بینی‌های هوای صحیح طولانی‌مدت همیشه غیرممکن باقی می‌ماند. به‌هم‌ریختگی نظم/بی‌نظمی صرفا هرج‌و‌مرج یا آشوب نیست. آشوب در واقع انتقالات بین نظم و بی‌نظمی را کشف می‌کند که به‌طور معمول به شیوه‌های غافل‌گیر‌کننده‌ای رخ می‌دهد.
آمیختگی
تلاطم تضمین می‌کند که ۲ نقطه مجاور در یک سیستم پیچیده سرانجام و پس از گذشت زمان در نقاط بسیار متفاوتی قرار می‌گیرند؛ برای مثال، ۲ مولکول آب مجاور ممکن است سرانجام در ۲ بخش متفاوت از اقیانوس و یا حتی در ۲ اقیانوس متفاوت قرار بگیرند. گروهی از بالون‌های حاوی گاز هلیوم، که با هم به هوا فرستاده شده‌اند، در نهایت در مکان‌های بسیار متفاوتی فرود می‌آیند. آمیختگی و ترکیب کامل خواهد بود، زیرا اغتشاش و تلاطم در همه مقیاس‌ها رخ می‌دهد. این یک فرایند غیرخطی است: مایعات توانایی برگشتن به حالت خالص را ندارند. در ادامه به دیگر قواعد تئوری آشوب خواهیم پرداخت.
بازخورد
سیستم‌ها اغلب زمانی که بازخورد وجود داشته باشد، آشوبناک می‌شوند. یک نمونه خوب از این وضعیت رفتار بازار بورس است. زمانی که ارزش سهامی افزایش یا کاهش می‌یابد، مردم به خرید یا فروش آن تمایل پیدا می‌کنند؛ سپس این وضعیت بر قیمت سهام تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود که تغییرات قیمت آن ناآرام‌تر شود. بازخورد از دیگر قواعد تئوری آشوب است.
فراکتال‌ها (Fractal)
و اما آخرین قاعده تئوری آشوب فراکتال‌ها هستند. فراکتال الگویی است که هرگز تمام نمی‌شود. فراکتال‌ها الگوهای پیچیده بی‌نهایتی هستند که در مقیاس‌های مختلف شبیه به خودشان هستند. آنها با تکرار متمادی فرایندی ساده در یک حلقه بازخورد مداوم ایجاد می‌شوند. فراکتال‌ها، که از بازگشت حاصل می‌شوند، تصاویری از سیستم‌های دینامیکی هستند، تصاویری از آشوب. آنها از لحاظ هندسی در ابعاد آشنای ما وجود دارند. الگوهای فراکتال به‌شدت آشنا هستند، زیرا طبیعت پر از فراکتال‌هاست؛ مثلا درختان، رودخانه‌ها، سواحل، کوه‌ها، ابرها، صدف‌های دریایی، طوفان‌ها و غیره.
کتاب‌های مرتبط با اثر پروانه ای
کتاب «اثر پروانه ای: چگونه زندگی شما مهم است»
پس از این که متوجه شدید اثر پروانه ای چیست، خواندن کتاب‌هایی در این باره می‌تواند به فهم بیشتر شما کمک کند. نویسنده در این کتاب (The Butterfly Effect: How Your Life Matters) توضیح می‌دهد که چگونه اقدامات من و شما بر زندگی دیگران تأثیر می‌گذارد. او به نظریه‌ای که ادوارد لورنز در سال ۱۹۶۳ در آکادمی علوم نیویورک درمورد قانون پروانه ای پیشنهاد داده بود، ارجاع می‌دهد. او یک قدم جلوتر می‌رود و ادعا می‌کند که می‌توانیم زندگی خود را با ایجاد تغییرات کوچک در نحوه تفکرمان تغییر دهیم.
کتاب «صدای رعد‌و‌برق»
این داستان در جهان آینده تصویر شده است (سال ۲۰۵۵ میلادی). ایکلز (Eckels) شخصیت اصلی داستان این کتاب (A Sound of a Thunder) است. در این عصر، سفر در زمان ممکن شده است و تاجران به ماجراجویان پول می‌پردازند تا در زمان سفر کنند و حیوانات را شکار کنند؛ اما شرکت اقدامات احتیاطی را اتخاذ می‌کند، به‌طوری که رفت‌‌و‌آمد ماجراجویان در زمان گذشته تأثیر بسیار ناچیزی بر آینده داشته باشد، چراکه حتی رخداد پیش‌پا‌افتاده‌ای، مثل بال‌زدن یک پروانه، می‌تواند بر آینده تأثیر بگذارد.
ایکلز به گروهی از شکارچیان می‌پیوندد تا تحت رهبری تراویس (Travis)، دایناسوری را شکار کنند. تراویس از قبل به آنها هشدار داده است که کمترین میزان تغییر ممکن را در محیط اطرافشان به وجود آورند و آن را مختل نکنند. او به همراهانش می‌گوید تا روی مسیری که از فلز ضدجاذبه ساخته شده است، بمانند. او توضیح می‌دهد که هر اختلال بسیار جزئی‌ای در محیط، اثر خود را روی آینده می‌گذارد. ایکلز، مات و مبهوت از حضور تی - رکس در کنارش، برای کشتن او بیش از حد هیجان‌زده می‌شود و در نتیجه، تراویس به تی - رکس شلیک می‌کند. ایکلز، در حالی که بسیار عصبی است، از مسیر مشخص‌شده خارج می‌شود که قوانین گفته‌شده توسط تراویس را نقض می‌کند. تراویس به‌شدت از ایکلز عصبانی می‌شود و حتی تهدید می‌کند که او را می‌کشد.
در زمان حال، ایکلز متوجه می‌شود که تغییرات بسیاری رخ داده است. در کنار سایر چیزها، نتایج انتخابات عوض شده است. ایکلز پروانه له‌شده‌ای را زیر کفش گل‌آلود خود پیدا می‌کند. او قوانین را نقض کرده بود؛ به‌طور اتفاقی پروانه‌ای را کشته بود و این رویداد به تغییرات شدیدی در آینده منجر شده بود.
فیلم اثر پروانه ای
«اثر پروانه ای» داستانی درباره ایوان تربورن (Evan Treborn) است که تلاش می‌کند به گذشته برگردد و اتفاقات ناگوار کودکی خود را حذف کند. این فیلم (The Butterfly Effect) یعنی همان قانون پروانه ای تأکید می‌کند که تغییر کوچکی در گذشته می‌تواند تمام اتفاقات ناگواری را که رخ داده است، پاک کند. هر بار که ایوان به گذشته بر می‌گردد، یک چیز کوچک را تغییر می‌دهد. این تغییرات کوچک هر بار به تغییرات اساسی در آینده منتهی می‌شود. پس از آشنایی با این که اثر پروانه ای چیست، با تعدادی فیلم و کتاب نیز درباره آن آشنا شدید. حال باید ببینیم ارتباط نظریه آشوب و اثر پروانه‌ای چیست؟
اثر پروانه ای و نظریه آشوب
نظریه آشوب علم شگفتی‌ها، غیرخطی‌ها و پیش‌بینی‌نشدنی‌هاست.نظریه آشوب به ما آموزش می‌دهد که انتظار غیر‌منتظره‌ها را داشته باشیم. اگرچه بیشتر علوم سنتی با پدیده‌های به‌ظاهر پیش‌بینی‌شدنی، مثل جاذبه، برق یا واکنش‌های شیمیایی، سروکار دارند. نظریه آشوب با چیزهای غیرخطی که تقریبا پیش‌بینی‌نشدنی یا کنترل‌نشدنی هستند، مثل اغتشاش یا تلاطم، آب‌و‌هوا، بازار بورس، حالت‌های مغزی و غیره، سروکار دارد.نظریه آشوب می‌گوید این پدیده‌ها اغلب توسط ریاضیات فراکتال توصیف می‌شود که پیچیدگی بی‌نهایت طبیعت را تصویر می‌کند. اشیای طبیعی بسیاری هستند که خصوصیات فراکتال را از خود نشان می‌دهند، از جمله مناظر طبیعی، ابرها، درختان، اندام‌های بدن، رودخانه‌ها و غیره، و بسیاری از سیستم‌هایی که در آنها زندگی می‌کنیم رفتار پیچیده و آشفته‌ای از خود نشان می‌دهند.
با توجه به نظریه آشوب، شناخت طبیعت آشوبناک و فراکتال جهانمان می‌تواند بینش، قدرت و حکمت بیشتری به ما بدهد؛ برای مثال، با درک دینامیک‌های پیچیده و آشوبناک اتمسفر، خلبان بالون می‌تواند بالون را در مسیر دل‌خواهش «هدایت» کند. با درک اینکه اکوسیستم‌ها، سیستم‌های اجتماعی یا سیستم‌های اقتصادی ما با هم مرتبط هستند، می‌توانیم امید داشته باشیم که از اقداماتی که برای بهزیستی بلند‌مدتمان مخرب هستند، خودداری کنیم.
تغییرات اقلیمی از دیگر مواردی است که قانون پروانه ای در آن مشاهده می‌شود. اقلیم‌های گرم‌تر گونه‌هایی از پروانه‌های آلپی را در شمال آمریکا تحت‌تأثیر قرار می‌دهند.
انتظار می‌رود که تغییرات اقلیمی تأثیرات بزرگی داشته باشد؛ برای مثال، خیلی گرم برای برخی از گونه‌‌ها و خیلی خشک برای گونه‌های دیگر؛ اما بی‌شمار اثرات غیرمستقیم و کوچک‌تری وجود دارد که آنها هم در حال رخ‌دادن است.
الساندرو فیلازولا (Alessandro Filazzola)، دانشمند داده و بوم‌شناس
«در تحقیقاتمان به یکی از آن اثرات غیرمستقیم توجه بیشتری کردیم و دیدیم که چگونه اقلیم آینده به‌آرامی باعث تطابق‌نداشتن موقعیت مکانی پروانه و گیاه میزبانش می‌شود. پروانه وقتی هنوز کرم ابریشم است، فقط از این گونه خاص گیاهی تغذیه می‌کند؛ بنابراین، این موقعیت جدید باعث افت جمعیت این گونه می‌شود.»
او اضافه می‌کند که «اگر به تمام گونه‌های دیگر در زنجیره غذایی فکر کنیم، ناگهان متوجه می‌شویم که احتمال این وجود دارد که گونه‌های بسیاری، و نه فقط یک گونه پروانه، تحت‌تأثیر قرار بگیرند. این موقعیت به‌واقع یک اثر پروانه ای در مقیاس بزرگ خواهد بود.»
«برای مثال، حیوانی که از آن پروانه تغذیه می‌کند و حیواناتی که از آن حیوانات تغذیه می‌کنند یا حتی دیگر پروانه‌ها چه؟ پروژه ما به‌طور تقریبی کنترل‌شده بود، زیرا گونه پروانه مد‌نظر ما فقط یک نوع گیاه را می‌خورد، اما منطق پشت قضیه برای کل اکوسیستم صادق است.»
وقتی شروع می‌کنیم به فکر‌کردن درباره اینکه چطور یک تغییر کوچک به‌سرعت می‌تواند باعث پیامدهای ناخواسته شود، طبیعتا نگران می‌شویم؛
برای مثال، ممکن است محدود‌کردن ساخت سدهای هیدروالکتریک باعث کاهش انواع خاصی از آسیب‌های محیطی شود، اما در ازای حذف این منبع تمیز انرژی، ما به سراغ سوخت‌های فسیلی می‌رویم که گرمایش جهانی را افزایش می‌دهند. هدف یارانه سوخت‌های زیستی کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی است، اما تخریب جنگل‌های مدیترانه‌ای، پسماند آب شیرین و افزایش قیمت غذا را به همراه دارد که فقیرترین بخش جمعیت انسانی را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.
چطور می‌توانیم بدون ترس از آسیب‌رساندن به دیگران، کارهایمان را انجام دهیم؟ فیلازولا دوباره از مثال پروانه‌ها برای پاسخ به این سؤال استفاده می‌کند: «شاید درک بهتر از اثرات غیرمستقیم یکی از مهم‌ترین قدم‌ها در راه تلاش برای تخفیف این اثرات است. به‌طور ساده‌تر، حفظ طبیعت در وضعیت طبیعی خود مهم‌ترین چیز است. اکوسیستم‌ها بسیار پیچیده هستند و ممکن است فقدان یک گونه خاص اثر مستقیمی نداشته باشد، اما بر کل سیستم اثرات آبشاری بر جا بگذارد؛ برای مثال، آوردن گرگ‌ها به پارک یللو‌استون (Yellowstone)، جمعیت سگ‌های آبی، بیدها و صنوبرها را افزایش داد و برای پرندگان، کایوتی‌ها و خرس‌ها غذا فراهم کرد.»
قانون پروانه ای چه نقشی می‌تواند در زندگی فردی ما بازی کند؟ با تقریبا ۸ بیلیون انسان روی کره خاکی، آیا یک فرد می‌تواند تغییری را ایجاد کند که در سرتاسر جهان بازتاب داشته باشد؟
فیلازولا می‌گوید او هم به اثرات غیرمستقیم اعمالش فکر می‌کند. «من معتقدم که آیتم‌هایی که می‌خرم، افرادی که با آنها تعامل می‌کنم و چیزهایی که می‌گویم، هریک اثرات آبشاری خودشان را دارند که در جامعه جاری می‌شوند. برای همین است که تلاش‌کردن برای انسان خوبی بودن و تأثیرات مثبت داشتن مهم است.»
دیدگاه لورنز قوانینی را که در سال ۱۶۸۷ میلادی توسط اسحاق نیوتون (Isaac Newton) مطرح شده بود، به چالش کشید؛ نیوتن معتقد بود که طبیعت یک سیستم مکانیکی احتمالی، «یک جهان ساعت‌گرد»، است. به‌طور مشابه، لورنز پیر - سیمون لاپلاس (Pierre - Simon Laplace) را نیز به چالش کشید که گفته بود که پیش‌بینی‌ناپذیری در جهان جایی ندارد و اظهار کرده بود که اگر تمام قوانین فیزیکی طبیعت را بشناسیم، «هیچ‌چیز مبهم و غیر‌قطعی نخواهد بود و آینده، مثل گذشته، در چشمان ما روشن خواهد شد.»
نتیجه‌گیری
در این مطلب متوجه شدیم اثر پروانه ای چیست و با نظریه آشوب نیز آشنا شدیم. همچنین قواعد تئوری آشوب را نیز مورد بررسی قرار دادیم. اثر پروانه ای مفهومی است که طبق آن، علت‌های کوچک می‌توانند معلول‌های بزرگی به همراه داشته باشند. در ابتدا از این مفهوم در پیش‌بینی آب‌و‌هوا استفاده می‌شد، اما به‌مرور به اصطلاحی تبدیل شد که در گفت‌و‌گوهای علمی و غیرعلمی به کار می‌رود. این اصطلاح توسط ادوارد لورنز برای اثری که از مدت‌ها پیش شناخته شده بود، به کار رفت. این اصطلاح تحت‌تأثیر مثال‌های استعاری ایجاد شد که طبق آنها گردباد توسط نواسانات جزئی برآمده از به‌هم‌خوردن بال‌های پروانه‌ای در دوردست‌ها ایجاد می‌شود.
فیتچه (Fitche) در «رسالت انسان» (Vocation of Man) در سال ۱۸۰۰ میلادی می‌گوید:
نمی‌توانید یک دانه شن را از جایش جابه‌جا کنید، بدون آنکه همه اجزای سنجش‌ناپذیر کل آن را تغییر دهید.
همه ما مثل پروانه قانون پروانه ای هستیم؛ هر حرکت جزئی به‌سوی ذهنیت مثبت‌تر می‌تواند امواج مثبتی را در سازمان، خانواده و جامعه جریان دهد.
جدیدترین فرصت‌های شغلی شرکت‌های معتبر را در صفحه آگهی استخدام ببینید.
دیدگاه