Mokslo ir technologijų pasaulis

Tiesa, chaosas egzistuoja jau labai seniai – matyt nuo pat Didžiojo sprogimo, tačiau atsiradus žmonėms, jo neabejotinai tik daugėjo.

Penkiasdešimt metų praėjo nuo tada, kai amerikietis meteorologas Edvardas Lorentzas (Edward Lorenz) paskelbė savo chaoso teoriją, kuria remiantis ir iki šiol skaičiuojamos oro prognozės. Beje, teorija teigia, kad net menki sistemos pradinių sąlygų pokyčiai gali nulemti labai didelius pokyčius – ši išvada įgavo skambų „drugelio efekto“ pavadinimą.

O biofizikai iš Vienos universiteto šio jubiliejaus proga paskelbė apie naują chaotiškų sistemų vizualizacijos metodą, kuris labai padėtų jas tyrinėti.

Šis metodas, paskelbtas žurnale „Interface“, leidžia gerokai intuityviau ir vaizdžiau tirti chaotiškus arba beveik chaotiškas reiškinius, taip padarant juos gerokai patrauklesniu tyrimo objektu.

Iki šiol dinamiškos ir chaotiškos sistemos daugiausia būdavo vizualizuojamos keliais grafikais, gana sunkiai analizuojamais ir susiejamais, ypač neturint matematinio išsilavinimo.

Vienos universiteto mokslininkai pasiūlė chaotiškąas sistemas vaizduoti vienu grafiku, kurį jie pavadino fazegrama. Ji ypač tinkama analizuoti sistemoms, kurios ima darytis chaotiškomis.

Chaotiškas elgesys neatsiranda visiškai atsitiktinai, dažniausiai jis ima reikštis santykinai nesudėtingose sistemose, kurios, bent kiek pasikeitus tam tikriems parametrams, pradeda elgtis sudėtingai ir nenuspėjamai.

Tai galima pastebėti daugelyje reiškinių: paprasčiausioje dviguboje švytuoklėje, atmosferoje, širdies darbo ritme, kai kuriose cheminėse reakcijose, žmonių ar gyvūnų balsuose, net ir ekonominiuose duomenyse.

Ypač sunku yra atlikti ilgalaikį tokių sistemų prognozavimą. Net periodiškai vibruojanti sistema gali, jei tik ima būti tenkinamos tam tikros sąlygos, staiga pereiti į chaotišką režimą. Tačiau tokios sistemos gali imti „rodyti“ įvairius simptomus, kad jos yra kelyje į chaosą: jų svyravimo dažnis gali imti dvigubėti ar keturgubėti, „lūžti“ balsas. Balsas yra geras pavyzdys sistemos, kuri gali imti elgtis chaotiškai, todėl mokslininkai, kurdami chaoso vizualaizacijos grafiką – fazegramą, ir naudojosi įvairiais elnių skleidžiamų garsų įrašais.

Fzegrama sukuriama tokiu būdu: pradžioje duomenys, šiuo atveju – elnio balso stygų vibracijos amplitudės pavaizduojamos fazinėje diagramoje. Tuomet per pirmąjį susikirtimo tašką brėžiama atkarpa, o šių taškų duomenys vienodais laiko intervalais atidedami fazegramoje.

Ją pakankamai lengva analizuoti – horizontalioje ašyje yra atidėtas laikas, o linijų, statmenų y ašiai, skaičius apibūdina sistemos būseną:

- viena linija – vibracijų nėra

- dvi linijos – vyksta periodiniai svyravimai

- keturios, šešios, aštuonios linijos – padidėjo svyravimų periodas, atsirado aukštesnės harmonikos;

- ištisinės linijos nebėra – sistema ima elgtis chaotiškai.

Video: http://homepage.univie.ac.at/christian.herbst//phasegrams/phasegramMovie_small.mov