Cos’è la teoria del caos e a cosa serve

Nel nostro post del blog www.progettosani.it vediamo: Cos’è la teoria del caos e a cosa serve.

Il teoria del caos È una parte della fisica condivisa con la matematica e con altre aree come la medicina e così via è responsabile dell’analisi dei sistemi dinamicicioè quelli che hanno uno stato molto soggetto a cambiamenti nel tempo e le condizioni iniziali più piccole vengono modificate, quindi è difficile fare previsioni a lungo termine su questa evoluzione.

Cos’è la teoria del caos

Ciò che questa teoria esprime è che ci sono alcuni sistemi il cui comportamento è quasi impossibile da prevedere, perché dipendono in gran parte da variabili come il tempo o l’interazione con altri sistemi o loro parti. Ad esempio, non c’è modo di prevedere dove cadrà una foglia lasciata al vento a causa dei cambiamenti nella velocità della corrente d’aria e del tempo che potrebbe impiegare la foglia ad atterrare da qualche parte.

Storia della teoria del caos

Questa teoria apparve per la prima volta nel 1963 quando il meteorologo Edoardo Lorenzo Stava cercando un’equazione in grado di prevedere il tempo, per la quale ha creato una serie di computer grafica che mostra il comportamento delle equazioni. Tuttavia, Lorenz è stato sorpreso di notare che se avesse cambiato l’uso di 3 o 6 cifre decimali nei dati iniziali, le previsioni del modello sarebbero cambiate drasticamente nel risultato finale.

Questa ipotesi che il più piccolo cambiamento o disturbo in una sola volta possa portare a grandi cambiamenti in futuro è stata resa popolare sotto il nome di “effetto farfalla” Prendendo l’idea da un detto che dice:

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Il battito d’ali di una farfalla può scatenare uno tsunami dall’altra parte del mondo.

A sua volta, il grafico ottenuto dalle equazioni mostrava che aveva una dimensione frattale e veniva chiamato Attrattore di Lorenz.

classificazione dei sistemi

I sistemi dinamici si dividono in:

Cos'è la teoria del caos e a cosa serve
  • Stabile: Si considerano quindi sistemi che, in condizioni iniziali vicine, presentano due possibili soluzioni anch’esse vicine nel tempo. Ciò significa che, ad esempio, in base alle sue dimensioni, un sistema stabile tende nel tempo allo stesso punto o alla stessa orbita (chiamata attrattore o sink).
  • Instabile: Sono quei sistemi che, per quanto diverse siano le loro condizioni iniziali e per quanto piccole siano le variazioni che presentano, finiranno sempre per divergere in due soluzioni, motivo per cui finiscono per sfuggire agli attrattori.
  • Caotico: Si considerano quei sistemi che, pur senza essere instabili e le cui due soluzioni rimangono a breve distanza da un attrattore, il loro movimento attorno all’attrattore è irregolare e non si avvicinano tra loro per un tempo superiore a quello che passa, sebbene siano qualitativamente simili. In questo modo il sistema non tende mai ad un attrattore fisso, ma rimane limitato ad una regione del suo spazio degli stati.

A differenza dei sistemi stabili, i sistemi instabili e caotici hanno la caratteristica forte dipendenza dalle condizioni iniziali.

Quando un sistema ha condizioni iniziali fisse e le sue equazioni di evoluzione temporale sono note, è possibile derivare la sua esatta evoluzione temporale. Ciò non accade nei sistemi caotici, poiché una piccola differenza in queste condizioni si traduce in un’evoluzione totalmente diversa. L’aumento della popolazione, il movimento delle placche tettoniche o la formazione del Sistema Solare sono esempi di sistemi caotici.

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Applicazioni della Teoria del Caos

Sia le scienze naturali che quelle sociali e persino la tecnologia usano la teoria del caos e i sistemi dinamici.

Per quanto riguarda il controllo, la definizione e la modellazione di sistemi complessi, sono state create applicazioni pratiche a partire dagli anni ’60 e molto è stato scritto su questo e sulla sua relazione con la teoria del caos.

Il controllo della popolazione, la comparsa di epidemie, il comportamento delle onde cerebrali e degli spasmi cardiaci durante un attacco, le previsioni meteorologiche o i movimenti di uccelli migratori, banchi di pesci o insetti durante i loro viaggi stagionali, sono alcuni dei fenomeni che possono essere analizzati dal prospettiva della teoria del caos.

    Altre informazioni nel seguente video:

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