65 tahun yang lalu, kisah klasik fiksi Amerika Paradise Bradbury "And Thunder Rocked" dirilis. Itu menggambarkan perjalanan ke masa lalu yang jauh, di mana salah satu pahlawan secara tidak sengaja menghancurkan seekor kupu-kupu. Hal ini menyebabkan konsekuensi yang tidak dapat diprediksi, yang secara radikal mengubah masa depan. Pada awal 1960-an, Edward Lorenz, asisten muda di Departemen Meteorologi Institut Teknologi Massachusetts, menerima sejumlah diagram yang tidak biasa. Bentuknya menyerupai sayap kupu-kupu, dan penggemar berat fiksi ilmiah Lorenz segera menyebut pola yang ia temukan sebagai "efek kupu-kupu". Segera itu menjadi konsep universal, menjelaskan banyak fenomena misterius, ketika peristiwa kecil menyebabkan konsekuensi besar seperti topan, epidemi skala besar atau turunnya gletser kolosal dari kubah Antartika.
Kesalahan nilai bulat
Faktanya, efek kupu-kupu jauh dari ide sederhana yang diturunkan dari teori chaos matematis yang sangat kompleks. Semuanya dimulai ketika Lorenz mencoba membuat serangkaian program komputer yang dapat memprediksi perubahan cuaca jangka panjang. Suatu hari dia tidak membulatkan seperseribu nilai meteorologi seperti kekuatan angin, kelembaban, dan tekanan atmosfer. Tiba-tiba ini membuahkan hasil yang fenomenal. Ternyata perubahan data kecil ini benar-benar mengubah perkiraan jangka panjang.
Edward Lorenz.
Selama satu dekade penuh, Lorenz menyempurnakan teorinya, tetapi teori itu menjadi terkenal berkat tekad ahli meteorologi lain. Pada tahun 1972, konferensi internasional bergengsi diadakan, tetapi Lorenz tidak berhasil menyajikan judul laporannya. Tidak ada waktu tersisa sama sekali, dan ini dilakukan dengan berani oleh rekannya, memberikan judul yang sama sekali non-akademis pada karya tersebut "Perkiraan: Akankah sayap kupu-kupu di Brasil menyebabkan tornado di Texas?" Sejak saat itulah diskusi hangat dimulai tentang efek kupu-kupu Lorentz.
Dalam penelitian awal itu, Lorenz mencoba membuktikan bahwa konsekuensi luas dari anomali atmosfer kecil merupakan dua masalah yang menarik. Pertama, Anda tidak boleh mengkritik ramalan cuaca dan mengejek para peramal cuaca, karena ternyata hampir tidak mungkin membuat peta cuaca jangka panjang yang akurat. Kedua, dalam banyak proses, sangat tidak mungkin untuk "menangkap kupu-kupu" dan mengidentifikasi titik balik yang mengarah pada hasil akhir yang nyata.
Secara umum, banyak filsuf yang sangat waspada terhadap "kupu-kupu Lorentz". lagipula, jika ketidakakuratan kecil dalam beberapa fenomena alam sangat penting, maka dapat dikatakan bahwa dunia kita agak tidak dapat diprediksi …
Video promosi:
Kelahiran dan kematian tornado
Menurut diagram Lorenz, interkoneksi alami yang tak terhitung jumlahnya tidak hanya dapat menyebabkan tornado dengan kepakan sayap kupu-kupu, tetapi juga memadamkan badai sejak awal. Jadi, jika seseorang mengganggu alam sekitarnya, misalnya mengganggu keseimbangan ekologis, maka kita hampir tidak akan pernah tahu secara pasti apa yang akan terjadi dalam skenario alternatif "Bumi tanpa manusia". Dan semua ini karena semua perubahan selanjutnya sangat sulit dilacak dan dipulihkan urutan kejadiannya.
Bahkan selama masa hidupnya, Lorenz dengan sedih mencatat bahwa sebagian besar ahli iklim di sekitarnya memandang konstruksi aslinya justru sebaliknya. Pemikiran terpenting dalam teori Lorentz adalah bahwa kita tidak dapat dengan mudah melacak peristiwa penting dan hubungannya dengan saat ini. Menegaskan bahwa kepakan sayap kupu-kupu dapat menyebabkan badai, kita harus segera beralih ke pertanyaan berikutnya: bagaimana kita dapat dengan yakin menyatakan bahwa anomali atmosfer inilah yang menyebabkan kelahiran, dan bukan kematian tornado yang menghancurkan?
Ternyata penelitian Lorentz memberikan kesempatan untuk melihat masalah hubungan sebab-akibat dengan cara baru, namun tidak memuat jawaban sederhana untuk meramal masa depan.
Misteri Cuaca Dapur
Sebagai seorang ahli meteorologi, Lorenz mencoba menjelaskan banyak misteri "dapur cuaca" dengan bantuan fenomena yang ditemukannya. Menurut anggapannya yang berani. Penyebab badai terkuat yang lahir di Teluk Meksiko mungkin adalah anomali cuaca kecil di Atlantik Selatan.
Model cuaca komputer dibuat oleh Edward Lorenz.
Setelah kematian ilmuwan pada tahun 2008, sejumlah peramal cuaca Amerika Latin mencoba menghubungkan efek kupu-kupu dengan fenomena El Niño Pasifik yang menakjubkan. Dengan cara yang tidak dapat dipahami, anomali atmosfer periodik ini entah bagaimana memengaruhi kelahiran tornado yang menghancurkan, menyebabkan kerugian miliaran dolar di negara bagian selatan Amerika Serikat.
Pada saat yang sama, banyak ahli teori konspirasi Amerika yakin bahwa mereka telah lama mencoba memunculkan "kupu-kupu cuaca" yang dapat menyebabkan badai di berbagai belahan dunia di tempat pelatihan rahasia Pentagon. Bagaimanapun, ini mungkin merupakan sumbu nyata untuk "senjata iklim" hipotetis yang telah banyak dibicarakan belakangan ini.
Parameter utama di sini adalah angin topan sebagai salah satu bidang penelitian dalam fisika atmosfer. Ilmu ini telah mencoba untuk memprediksi lintasan pergerakan pusaran udara selama bertahun-tahun, tetapi masih tidak dapat memprediksi kekuatannya, dan oleh karena itu skala kemungkinan kehancurannya.
Persamaan badai
Selama seperempat abad, ahli meteorologi telah bekerja keras untuk membuat model komputer cuaca buruk yang andal. Batu sandungan di sini adalah yang disebut persamaan badai, yang tidak dapat diselesaikan berdasarkan gagasan klasik tentang mekanisme pembentukannya. Anda dapat membayangkan bahwa badai dahsyat sedang terbentuk di suatu tempat di Karibia tenggara. Di sana, aliran udara hangat dan lembab bertemu dengan angin dingin dari Andes. Kondensasi uap air yang intensif terjadi dengan pembentukan tutupan awan yang tebal. Namun, jika kita mencoba untuk mengatur semua parameter yang diperlukan, kita sama sekali tidak akan dapat menentukan arah dan peningkatan kekuatan angin. Secara khusus, perkiraan kecepatan angin akan selalu jauh lebih rendah daripada kenyataannya.
Meluncurkan probe GPS.
Diketahui bahwa semakin kuat angin, semakin banyak gelombang di permukaan air. Gelombang di sini bertindak sebagai "kekasaran" alami permukaan air, yang dengannya arus udara "bergesekan". Sedangkan jika kita memperhatikan keseimbangan antara masukan energi dan daya serapnya akibat gesekan, maka ternyata semakin kuat angin maka semakin besar daya serapnya. Artinya, ombak harus memadamkan angin, seperti atas nama karya pemujaan Strugatsky bersaudara, tetapi pada kenyataannya hal ini tidak terjadi.
Hipotesis ahli geofisika Rusia
Pada akhir abad yang lalu, sekelompok karyawan Departemen Proses Geofisika Nonlinier dari Institut Fisika Terapan Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia dari Nizhny Novgorod mengajukan hipotesis yang sangat tidak biasa. Berdasarkan prinsip teori Lorentz, mereka berhipotesis bahwa gaya tarik permukaan laut secara paradoks menurun dengan meningkatnya angin.
Kemudian, pada tahun 2003, sebuah artikel oleh peneliti Amerika Kerry Emmanuel diterbitkan di majalah Gage, yang menggambarkan fenomena serupa. Dalam kesimpulannya, dia mengandalkan data jangka panjang tentang kecepatan angin di dalam siklon tropis menggunakan probe GPS yang jatuh dari Pusat Pengamatan Badai Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional AS. Berdasarkan generalisasi hasil pengukuran tersebut, ternyata koefisien hambatan permukaan laut secara signifikan lebih rendah dari nilai yang diperoleh pada perhitungan angin konvensional.
Ilmuwan Rusia sedang menyelidiki "efek kupu-kupu yang menghasilkan badai" pada instalasi unik "Kompleks tegakan geofisika skala besar", yang terdiri dari cekungan dengan saluran gelombang angin berkecepatan tinggi. Hari ini kompleks ini termasuk dalam daftar instalasi kepentingan nasional di Rusia.
Jaring untuk menangkap "kupu-kupu badai"
Eksperimen ahli geofisika Nizhny Novgorod memberikan hasil yang luar biasa. Dengan bantuan kamera video kecepatan tinggi yang merekam hingga setengah juta frame per detik, proses kelahiran "kupu-kupu badai" yang menakjubkan dapat direkam. Dengan demikian, pemahaman tentang mekanisme terjadinya angin topan pada awal badai muncul. Jelaslah bahwa pada tahap tertentu, arus udara dari topan yang sedang tumbuh mengalir deras di atas ombak, seperti pesawat layang hidrofoil atau ekranoplan kolosal. Pada saat yang sama, massa udara membentuk "bantalan busa" dari domba padat di atas ombak, yang menghaluskan kegembiraan. Dalam hal ini, hambatan aliran udara di atas permukaan laut turun tajam.
Para ilmuwan menghitung tetesan dan menyadari bahwa mekanisme paling efisien untuk menghasilkan percikan telah ditemukan, yang sangat mengubah gambaran terjadinya badai. Sebelumnya, diyakini bahwa percikan terbentuk saat pecahnya gelembung yang mengambang dan jumlahnya jauh lebih sedikit. Ternyata jika kita menghitung ulang hasil percobaan laboratorium Nizhny Novgorod untuk kondisi alam, maka pembentukan angin topan menjadi jelas. Para ilmuwan menyadari bahwa angin adalah mekanisme efektif untuk aliran energi ke kekuatan yang dahsyat, dan hampir dapat memprediksi kemampuan destruktif dari badai.
Namun, "efek kupu-kupu Lorentz" juga ditemukan dalam sains yang sangat jauh dari meteorologi.
Serangga krisis keuangan
Satu dekade lalu, beberapa penggemar dari klub virtual penggemar prakiraan keuangan Smartmoney mulai meneliti pasar "menurut Lorenz" dan segera menangkap "kupu-kupu krisis keuangan". Ternyata gumpalan masalah logistik Sony yang terus bertambah dapat berdampak kritis pada seluruh jaringan pemegang saham, penjual, dan investor. Beginilah ramalan yang tidak menyenangkan muncul di situs web Smartmoney: "Seekor kupu-kupu, dalam hal ini kupu-kupu Jepang, meluncurkan seluruh proses kritis dalam rantai mitra global." Sayangnya, tidak ada yang mendengarkan pendapat yang tidak biasa dari "amatir ekonomi". Dan krisis 2008 pecah …
