Získávání znalostí
/ Knowledge Discovery >> Získávání znalostí >> věda >> fyzická věda >> math koncepty >>

Jak Chaos Theory Works

hl, že změní svůj titul na něco tad více poetické: " Předvídatelnost: Má Klapka z motýlích křídel v Brazílii spustil tornádo v Texasu "? Snímek zaujal veřejnost, a brzy Butterfly Effect se stala metaforou pro stálé výzvy předpovídání počasí a chaos sám.

Lorenz mohla být spokojeni s výsledky svého počítačového experimentu, ale tušil, že by mohl že stojí na prahu něčeho většího - něco hlubokého. Jeho nyní-slavný " dřez experimenty " , otevřel dveře do této divoké a nádherném světě dnes známe jako chaos
Lorenz Attractor: Portrét Chaos

počítačový model Lorenz se destiluje komplexní chování zemské atmosféry do 12 rovnic - oversimplification v případě, že vždy bylo jedno. Ale vědec MIT potřeboval ještě něco jednodušší, kdyby doufal, že získat lepší pohled na lákavých účinky zahlédl v jeho simulované počasí. Přimhouřil problém jednoho atmosférických podmínkách známý jako valivý konvekce tekutiny. Konvekce se vyskytuje ve velkém měřítku, kdy je slunce ohřívá vzduch v blízkosti zemského povrchu rychleji než vzduch vyšší v atmosféře nebo přes vodních ploch. V důsledku tohoto nerovnoměrného zahřívání, teplejší, lehčí vzduchu zvedá chladnější, těžší dřezů ovzduší. To zase vytváří velký kruhový " rohlíky " vzduchu

konvekce také může objevit na menších měřítcích. - v šálků horké kávy, v pánve oteplování vodě nebo v obdélníkových kovových krabicích vyhřívaných zespodu. Lorenz si představoval tento poslední příklad drobného klouzavý konvekcí a nastavit o odvození rovnice nejjednodušší možné popisovat jev. Přišel s sadou tří nelineárních rovnic:

  1. dx /dt = σ (YX)
  2. dy /dt = ρx - y - xz
  3. dz /dt = xy - βz

    kde σ (sigma) představuje poměr kapaliny viskozity na tepelnou vodivost, ρ (rho) představuje teplotní rozdíl mezi horní a spodní straně systému a beta ( beta) je poměr šířky hranolového výšky krabice. Kromě toho existují tři časově se rozvíjející proměnné: x, což se rovná konvekční proudění; y, což se rovná horizontální rozdělení teploty; a z, což se rovná vertikální rozložení teplot.

    Rovnice, s pouhými třemi proměnnými, podíval se snadno řešit. Lorenz vybral počáteční hodnoty - σ = 10, ρ = 28 a β = 8 třetiny - a krmil je na svém počítači, který pokračoval do vypočítat, jak by proměnné v průběhu času měnit. Pro vizualizaci dat, použil každé tři čísla výstup v souřadnicích v trojrozměrném prostoru. Jaký počítač vytáhl byl podivuhodný křivka se dvěma překrývajíc