Το φαινόμενο της πεταλούδας

Η Θεωρία του Χάους θεωρείται η τρίτη επανάσταση της Φυσικής στον 20ό αιώνα, μετά τη Θεωρία της Σχετικότητας και τη Κβαντομηχανική, και σκοπός της είναι η περιγραφή της πραγματικότητας, όταν παρουσιάζονται χαοτικοί παράγοντες σε καθημερινές φυσικές διαδικασίες, όπως οι μετεωρολογικές συνθήκες, οι δίνες που σχηματίζονται στη ροή ενός ποταμού ή ακόμα, οι διακυμάνσεις στους πληθυσμούς των αγρίων ζώων, η εξέλιξη των τιμών στο χρηματιστήριο κ.ά

Η διαπίστωση ότι πολύ μικρές αλλαγές στις αρχικές συνθήκες, μπορούν να επηρεάσουν ώστε να έχουμε αποτελέσματα τελείως διαφορετικά από τα αναμενόμενα, οδήγησε στη θεμελίωση της θεωρίας του χάους. Χάος με την έννοια της αδυναμίας πρόβλεψης. Λίγο πιο τεχνικά μιλάμε για «ευαίσθητη εξάρτηση από τις αρχικές συνθήκες» η για «δυναμική αστάθεια». Μια εξίσου κατανοητή παρουσίαση είναι η παρακάτω:

Σίγουρα θα έχετε ακούσει για το αποκαλούμενο φαινόμενο της πεταλούδας (butterfly effect): το φτερούγισμα μιας πεταλούδας στο δάσος του Αμαζονίου μπορεί να προκαλέσει βροχή στη Θεσσαλονίκη. Το φαινόμενο της πεταλούδας εκφράζει με ένα κατανοητό τρόπο τη θεωρία του χάους. Μια άλλη πιο παραστατική και κατανοητή απόδοση της θεωρίας του χάους είναι:

“Για ένα καρφί, χάθηκε το πέταλο. Για ένα πέταλο, χάθηκε το άλογο. Για ένα άλογο, χάθηκε ο καβαλάρης. Για έναν καβαλάρη, χάθηκε η μάχη. Για μια μάχη, χάθηκε η αυτοκρατορία!” [James Gleick, Χάος: Μία Νέα Επιστήμη, Κάτοπτρο, Αθήνα, 1990].

Η θεωρία του χάους δεν είναι κάποια φιλοσοφική θεωρία, αν και έχει σημαντικές φιλοσοφικές προεκτάσεις. Τα μαθηματικά που στηρίζουν τη θεωρία του χάους δεν είναι εύκολα κατανοητά, ακόμα και από εξειδικευμένους επιστήμονες. Έννοιες όπως, «παράξενοι ελκυστές», «δυναμικά συστήματα μη γραμμικών εξισώσεων», «γεωμετρία των φράκταλς» κ.ά. απαιτούν βαθιά γνώση των μαθηματικών.

Με τη θεωρία του χάους, η πρόβλεψη της συμπεριφοράς ενός συστήματος παύει να έχει νόημα και συνεπώς δεν έχει νόημα και η έννοια του αιτιοκρατισμού.

Κατά τον Ilya Prigogine (βραβείο Νόμπελ 1977) : ''Η κλασική επιστήμη έδινε έμφαση στην ισορροπία και στη σταθερότητα. Σήμερα η προσοχή μας στρέφεται στις διάφορες μεταβολές, στην εξέλιξη, στην αστάθεια. Ακριβέστερα, στην κλασική φυσική δινόταν η αίσθηση ότι ζούσαμε σ' ένα μέλλον αντιστρέψιμο. Ο ντετερμινισμός υποσχόταν ότι γνωρίζοντας τις αρχικές συνθήκες θα ήταν σε θέση να προβλέπει κάθε μελλοντική κατάσταση. Το Σύμπαν μας όμως δεν είναι έτσι".

Το 1963, ο Edward Lorenz, μετεωρολόγος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασσαχουσέτης (ΜΙΤ), καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η μακρόχρονη πρόβλεψη του καιρού σε παγκόσμια κλίμακα είναι αδύνατη, λόγω του ότι το αντικείμενο, δηλαδή οι καιρικές συνθήκες, αποτελεί σύστημα αρκετά πολύπλοκο. Ας μην ακυρώνουμε, λοιπόν, την επιστήμη της μετεωρολογίας. Το σύστημα «καιρικές συνθήκες» είναι αρκετά πολύπλοκο και μικρές αλλαγές - όπως το φτερούγισμα μιας πεταλούδας - μπορεί να φέρουν απρόβλεπτα αποτελέσματα.

Το προσωπικό μου συμπέρασμα από την ενασχόληση μου με την θεωρία του χάους είναι, ότι δεν πρέπει να είμαστε απόλυτοι, σχετικά με την εξέλιξη διαδικασιών. Πάντα μπορούμε να σχεδιάζουμε προβλέποντας τα αποτελέσματα, αλλά, την ίδια στιγμή, θα πρέπει να λαμβάνουμε υπόψιν ότι μικρές απρόβλεπτες αλλαγές μπορεί να μας οδηγήσουν σε αλλά αποτελέσματα.

Με βάση την αιτιοκρατία, δεχόμασταν ότι προσδιορίζοντας με μεγάλη ακρίβεια τις αρχικές συνθήκες, μπορούσαμε να έχουμε συγκεκριμένα αποτελέσματα. Με τη θεωρία του χάους οδηγούμαστε στο τέλος του αιτιοκρατισμού (ντετερμινισμού), που είχε ήδη αναγγελθεί από τους επιστήμονες που θεμελίωσαν την κβαντική θεωρία. Μια για πάντα λοιπόν, ο άνθρωπος δεν είναι σε θέση να προβλέπει την εξέλιξη σε δυναμικά συστήματα. Αυτό ισχύει σε πολύπλοκα συστήματα, αλλά και στα πιο απλά συστήματα μπορεί να επικρατήσει το χάος, καθόσον και αυτά θεωρούνται πολύ ευαίσθητα ως προς τις αρχικές τους συνθήκες και η συμπεριφορά τους δεν μπορεί να προβλεφθεί.

Σκεφθείτε πόσοι παράγοντες επηρεάζουν ένα οικογενειακό προϋπολογισμό. Μια πολλή μικρή αλλαγή μπορεί να φέρει τα πάνω κάτω.

Σκεφθείτε ένα σχολείο σε εκδρομή. Υπάρχει άραγε πιο σύνθετο σύστημα από αυτό, με την τόση εφηβεια συγκεντρωμένη;

Σκεφθείτε μια διαδήλωση σε εξέλιξη. Οι διαδηλωτές προχωρούν και η ατμόσφαιρα είναι ηλεκτρισμένη. Στα πεζοδρόμια δυνάμεις της αστυνομίας έτοιμες να παρέμβουν. Ένας νεαρός, έξω από το μπλόκ των διαδηλωτών, περνάει δίπλα από έναν αστυνομικό και χαμηλόφωνα τον βρίζει. Έξαλλος ο αστυνομικός σηκώνει το κλομπ και τον χτυπάει. Ο νεαρός ανταποδίδει. Οι άλλοι αστυνομικοί, βλέποντας τον συνάδερφό τους σε καυγά, σπεύδουν σε βοήθεια. Οι διαδηλωτές βλέπουν την ομάδα των αστυνομικών να δέρνει το νεαρό και εμπλέκονται. Η συνέχεια είναι απρόβλεπτη. Μια μικρή αλλαγή οδηγεί την φιλειρηνική διαδήλωση σε μακελειό.