728x90 AdSpace

Theo dõi và chia sẻ các bài viết mới
Tin nhanh

Sự mất cân bằng của tự nhiên - Lý thuyết hỗn độn - phần I

Bạn đã bao giờ hình dung có một phương trình mô tả mô hình cách mà một quần thể sinh vật thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ tiếp sau, khi có những giới hạn đối với các nguồn khả dụng. Hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu sự mất cân bằng của tự nhiên qua một phương trình toán học thú vị.
Những bài bạn đọc khá quan tâm:
 Chúng ta cùng xem hình vẽ:


phuong trinh mo ta su mat can bang cua tu nhien
 Hình: phương trình mô tả cách mà một quần thể sinh vật 
thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ tiếp sau

Phương trình trên trong hình vẽ cho ta biết điều gì? 
Nó lập mô hình cách mà một quần thể sinh Vật thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ tiếp sau, khi có những giới hạn đối với các nguồn khả dụng.

Tại sao nó lại quan trọng? 
Đó là một trong những phương trình đơn giản nhất có thể sinh ra hỗn độn tất định một hành vi bên ngoài có Vẻ là ngẫu nhiên nhưng không có nguyên nhân ngẫu nhiên nào. 
Nó đã dẫn tới những gì? 
Nhận thức rằng các phương trình phi tuyến đơn giản có thể tạo ra một động lực học rất phức tạp và tính ngẫu nhiên hiểu kiến có thể đã che đậy một trật tự ẩn giấu. Được biết một cách rộng rãi là lý thuyết hỗn độn, khám phá này có vô số ứng dụngtrong hầu hết các lĩnh vực khoa học kể cả chuyển động của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời, dự báo thời tiết, động lực học quần thể trong sinh thái học, các ngôi sao biến quang, mô hình động đất, và các quỹ đạo hiệu quả đối với các con tàu thăm dò không gian.
Ẩn dụ về sự cân bằng của tự nhiên có thể dễ dàng mô tả như là trạng thái của vũ trụ nếu con người tàn nhẫn không can thiệp vào. Tự nhiên, nếu để mặc các bộ máy của nó tự vận hành, sẽ an bài về một trạng thái hài hòa tuyệt đối. Những rạn san hô sẽ mãi mãi là nơi ẩn náu của những loài cá rực rỡ sắc màu với số lượng không thay đổi; thỏ và cáo sẽ học cách chia nhau những cánh đồng và các khu rừng để cho cáo được no nê và thỏ cũng sẽ được sống sót, và sẽ không có một quần thể nào bùng phát hay tắt lụi.
Thế giới sẽ dùng lại ở một trạng thái tỉnh tại và an bài ở đó. Cho đến khi một thiên thạch lớn hay một siêu núi lửa làm đảo lộn sự cân bằng. Đây là một ấn dụ phố biển, và nguy hiểm là ở chỗ nó rất gần với một lời sáo rỗng. Nó cũng dễ dẫn tới những hiểu lầm. Sự cân bằng của tự nhiên thực ra không vững chắc. Trước kia chúngta đã từng nhắc tới điều này. Khi Poincaré gửi công trình tham gia cuộc thì giành giải thưởng của vua Oscar (Thụy Điển), lương tri chúng ta đã biết rằng một Hệ Mặt Trời ổn định là hệ trong đó mỗi hành tinh vĩnh viễn đi theo cùng một quỹ đạo dù vẫn có những nhiễu động nhỏ vô hại. 
Về mặt kỹ thuật, đó không phải là một trạng thái dừng, mà là một trạng thái trong đó mỗi hành tinh lặp đi lặp lại những chuyển động tương tự và chịu những nhiễu động nhỏ do tất cả các hành tinh khác gây ra, nhưng không lệch quá lớn với những cái mà hành tính đó sẽ làm nếu không có nhiều động. Động lực học ở đây là “tựa tuần hoàn” nó là tổ hợp của một số chuyển động tuần hoàn tách biệt có chu kỳ không phải cùng là bội số của cùng một khoảng thời gian. Trong lãnh địa của các hành tinh, đó là trạng thái “gần với dừng” nhất mà con người có thể hy vọng. 
 Nhưng Poincaré, với cái giá đắt phải trả, đã phát hiện ra một cách muộn màng rằng động lực học thực ra không hẳn như vậy. Trong những hoàn cảnh nhất định nó có thể là hỗn độn. Mặc dù các phương trình không chứa tường minh một số hạng ngẫu nhiên nào, sao cho về nguyên tắc, trạng thái hiện tại hoàn toàn xác định trạng thái tương lai, nhưng một điều nghịch lý là sự xuất hiện của chuyển động thực sự lại có tính ngẫu nhiên. Thực tế, nếu bạn đặt các câu hỏi thô kiểu như “Nó sẽ ở phía nào của Mặt Trời?”, thì câu trả lời có thể sẽ là một chuỗi ngẫu nhiên các quan sát. Chỉ khi bạn có thể quan sát thật tỉ mỉ thì bạn mới có thể thấy rằng chuyển động thực ra là hoàn toàn xác định. Đó mới chỉ là sự gợi ý đầu tiên về cái mà chúng ta gọi là hỗn độn, cách viết gọn của thuật ngữ “hỗn độn tất định”, và nó hoàn toàn khác với ngẫu nhiên mặc dù bề ngoài chúng có vẻ giống nhau. 
Động lực học hỗn độn có những hình mẫu ẩn giấu, nhưng chúng rất tinh tế và rất khác với suy nghĩ tự nhiên của chúng ta về đo lường. Chỉ bằng cách tìm hiểu các nguyên nhân gây ra hỗn độn, chúng ta mới có thể rút ra các hình mẫu đó từ đống lộn xộn các dữ liệu. 
Như thường thấy trong khoa học, có một số điểm báo đơn độc thường được nhìn nhận như những thứ lạ lẫm nhỏ mọn không đáng để ý tới một cách nghiêm túc. Chỉ vào những năm 1960, các nhà toán học, các nhà Vật lý và kỹ sư mới bắt đầu nhận thấy hỗn độn thể hiện tự nhiên như thể nào trong động lực học và nó khác với những thứ được xem xét trong khoa học cổ điển triệt để đến mức nào. Chúng ta vẫn còn  phải học hỏi để đánh giá hết những cái mà hỗn độn nói với chúng ta và nhưng cái chúng ta cần phải làm vớí nó. Nhưng động lực học hỗn độn, hay theo cách nói đại chúng là "lý thuyêt hỗn độn”, đã tràn ngập phần lớn các lĩnh vực của khoa học. Thậm chí nó có thể nói với chúng ta nhiều điều về kinh tế và các khoa học xã hội. Tất nhiên, nó không phải là câu trả lời cho tất cả: chỉ có các nhà phê bình mới tuyên bố như vậy và họ làm thế để dễ dàng hạ gục nó hơn. Nhưng hỗn độn đã vượt qua được mọi cuộc công kích và vì một lý do chính đáng: nó là tuyệt đổi cơ bản đổi với mọi hành vì được chi phối bởi các phương trình vi phân, mà những phương trình này lại là cốt lõi của các định luật vật lý. 
Cũng có cả hỗn độn trong sinh học. Một trong những người đầu tiên ý thức được điều đó là nhà sinh thái học người Úc Robert May, hiện nay là Huân tước May của Oxford và là nguyên chủ tịch của Hội Hoàng gia. Ông đã tìm hiểu những quần thể của các loài khác nhau thay đổi như thể nào theo thời gian trong các hệ tự nhiên như các khối đá san hô hay các cánh rừng. Năm 1975, May đã viết một bài báo ngắn đăng trên Nature một tạp chí khoa học danh giá trong đó ông đã chỉ ra rằng những phương trình thường được dùng để lập mô hình các thay đổi đổi với những quần thể động vật và thực Vật có thể tạo ra hỗn độn. May không tuyên bố rằng các mô hình mà ông thảo luận là những biểu diễn chính xác những cái đã diễn ra với các quần thể thực. Ý tưởng của ông mang tính tổng quát hơn: hỗn độn là điều tự nhiên trong các mô hình kiểu này, và đó là điều cần phải ghi nhớ trong đầu.
Còn tiếp... 

Chắc ai đó sẽ đọc:
Sự mất cân bằng của tự nhiên - Lý thuyết hỗn độn - phần I Reviewed by Tân Phúc on 10:26:00 Rating: 5 Bạn đã bao giờ hình dung có một phương trình mô tả mô hình cách mà một quần thể sinh vật thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ tiếp sau, khi có...

Không có nhận xét nào:

Xin vui lòng để lại vài dòng nhận xét hoặc đánh giá có nội dung. Sự quan tâm, chia sẻ của quý độc giả sẽ tạo ra những trải nghiệm tuyệt vời cho cộng đồng bạn đọc cả nước.