Kategoriler
Bilim & İnsan

Kelebek etkisi: Bir kanat çırpışı nasıl kasırga başlatır?

Bir kelebeğin kanat çırpması dünyanın diğer tarafında nasıl kasırga başlatabilir? Kelebek etkisi nedir ele alalım. Pek çok insan kelebek etkisini yani kanat çırpan bir kelebeğin nasıl bir doğal felaket başlatabileceğini duymuştur. Ancak dünyada milyonlarca kelebek var ve her gün milyonlarca kasırga görmüyoruz diye düşünebilirsiniz. Bu yaklaşımın kökeni bir kelebeğin kanat çırpışının havayı tahmin edilenden daha fazla etkilediği gerçeğinin keşfedilmesine dayanıyor. Geçmişteki küçük değişikliklerin gelecekte muazzam sonuçlar doğurabileceği teorisi kelebek etkisi olarak biliniyor.

Kelebek etkisinin özellikleri

Kelebek etkisinin nasıl işlediğini açıklamak için 1960'lara kısa bir dönüş yapmamız ve meteorolojinin veya hava durumu tahmin biliminin kökenine göz atmamız yeterlidir. Hava durumu, hava ve su akımlarının hareketiyle değişir ve serin rüzgarlardan büyük kasırgalara kadar her şey bu temel bilgilere bakılarak anlaşılabilir. Ne var ki hava durumunu tahmin etmek onu anlamaktan çok daha zor.

Çünkü akışkanlar dinamiği konusunda bilgili olmanız şart ve bu bilim dalı hiçbir zaman mantıklı görünmeyen zor denklemlere sahiptir. Bir denklemin çözümü bulunsa bile genellikle dağınıktır, karmaşıktır ve bir başka formülle sonuçlanmaya gebedir. Bu durum hava durumu tahminlerinin bir bilimden çok sanat haline getirdi… ta ki bilgisayarların gelişimine kadar.

Bilgisayarlar 1960'larda üniversitelere girdiğinde araştırmacılar daha önceleri çözmesi saatler süren denklemleri hızlı ve doğru bir şekilde cevaplamaya başladılar. Ancak neredeyse her seferinde mevcut problemin içinden yeni problemin çıktığını görüyorlardı. Bu durum insanların fiziğe bakışını sonsuza dek değiştirdi.

İster hava durumu, ister parçacık hızlandırıcı, ister günlük simülasyonlar olsun, fiziksel bir sistemi simüle etmek istediğinizde diferansiyel denklem olarak bilinen şeyi çözmeniz gerekir. Bu denklem bir sistemin belirli bir süre içinde nasıl değişeceğini açıklar. Diferansiyel denklemi çözmek için ona başlangıç ​​koşullarını sunar ve denklemin zamanla oynamasına izin vererek mevcut durumun gelecekte nasıl görüneceğine bakarsınız. Bu yeni bilgisayar tabanlı sistemi hava durumunu tahmin etmek için kullanan ilk kişi Amerikalı matematikçi ve meteorolog Edward Norton Lorenz'di.

"Bir kelebek dünyanın bir yerinde kanat çırptığında, sonunda başka bir yerde bir kasırgaya neden olabilir"

Edward Norton Lorenz

Edward Lorenz, 1961'de basitleştirilmiş bir hava sisteminin simülasyonunu yaparken aynı başlangıç ​​koşullarına sahip aynı denklemlerden iki farklı tahmin almaya devam ettiğini keşfetti. Durum akıllara durgunluk vericiydi çünkü bilimde sayıları denkleme koyduğunuzda size her zaman aynı cevabı vermesi gerekir. Her şeyi daha yakından inceleyen Edward Lorenz birinci durumda 0,506'ya yuvarlanmış bir sayı kullandığını ve diğer durumda 0,506127'nin yuvarlatılmamış sürümünü kullandığını ve bu yüzden başlangıç ​​koşullarının aslında tam anlamıyla aynı olmadığını fark etti.

Ancak fark %0,1 olmasına rağmen elde edilen sonuçlar bundan çok daha büyüktü. Simülasyonda geçen her dört günde tahmin sonuçları iki katına çıkıyordu ve bir aylık simülasyon süresinin sonunda bambaşka bir boyuta ulaşmıştı. Orijinal koşuldaki neredeyse fark edilemez değişikliklerin çok farklı nihai sonuçlara yol açması Edward Lorenz'e bir dersinde şu soruyu sordurdu: "Brezilya'da bir kelebeğin kanat çırpışı Teksas'ta bir kasırga başlatır mı?"

Böylece kelebek etkisi doğdu

Edward Lorenz dikkatli bir adamdı ve dersinde tüm hortumların kelebeklerden kaynaklandığı ya da tüm kelebeklerin hortumlara neden olduğu gibi aşırı bir şey söylememeye özen göstermişti. Tüm söylediği, bazı küçük olayların dünya çapında bir kasırga oluşturacak kadar etkili olabileceğiydi.

Birinde fazladan bir kelebek bulunması dışında her ikisi de birbirinin aynı olan iki gezegen düşünün. Teknik olarak mümkün ancak olası olmasa da, simüle edilmiş gezegenlerden fazladan kelebek olanda kasırga oluşurken diğerinde oluşmayabilir. Buna rağmen, Lorenz'in çalışması bize hangi kelebeğin kanat çırpışının havayı değiştirdiğini belirlemenin bir yolu olmadığını söyler. Tüm her şeyin izini o tek bir ana kadar sürmeyi engelleyen çok fazla küçük, belirsiz etken vardır.

Kelebek etkisi teorisinin hiç konuşulmayan bir diğer kısmı bir kelebeğin kanat çırpışının nasıl aynı şekilde bir kasırgayı önleyebileceğidir. Zamanda geriye gidilen bir filmde karakterler gelecekte kötü sonuçlara neden olmamak için hiçbir şeyi değiştirmemeye çalıştığında bu olasılığı hatırlayın. Tüm bu yeni keşifler kaos teorisi adı verilen yeni bir matematik dalının icat edilmesine yol açtı.

Tarihteki kelebek etkisi olayları

Küçük bir detayın dramatik bir değişime yol açtığı tarihe geçmiş birçok ünlü olay mevcut. Bu olaylarda durum eğer tersine döndürülseydi bugün yaşadığımız dünya farklı olabilirdi. Kelebek etkisinin hayatımızı nasıl şekillendirdiğine dair bazı örnekler:

  • Nagasaki'nin bombalanması. ABD başlangıçta Japonya'nın Kuroko kentini kentteki mühimmat fabrikasını hedef alarak bombalamayı planladı. ABD'nin saldırmayı planladığı günkü bulutlu hava koşulları, havadaki askeri personelin fabrikayı görmesini engelledi. Pilotlar pes edene dek şehrin üzerinden üç kez geçti. İnsanlar nükleer bombayı atmaya hazırlanan uçağın uğultusunu duymuş ve barınaklarda toplanarak önlem almıştı. Kuroko asla bombalanmadı. Askeri personel bu kez görünürlüğün arttığı Nagasaki'yi hedef seçti. Bu anlık kararın sonuçları muazzamdı. O gün hava bulutlu olmasaydı tarihin nasıl farklı olabileceğini hayal etmek kolay değildir. Kuroko bazen Japonya'nın en şanslı şehri olarak anılır ve savaşta orada yaşayanlar ucuz atlattıkları bu olaya dair duydukları şoku hala dile getirir.
  • Viyana Güzel Sanatlar Akademisi'nin Adolf Hitler’in başvurusunu iki kez reddetmesi. 1900'lerin başındaki genç Hitler sanat okuluna başvurdu ve bir Yahudi profesör tarafından reddedildi. Kendi sözlerine ve bilim adamlarının tahminine göre bu reddedilme onun hevesli bir bohem sanatçısından, şeytanlığın insan tezahürüne dönüşmesine yol almasını sağladı. Tarihin ne kadar farklı olabileceği konusunda sadece kurgu yapabiliriz. Ancak Hitler kendini soykırıma değil sulu boyalara adamış olsaydı büyük bir insanlık trajedisi muhtemelen hiç gerçekleşmeyecekti.
  • Arşidük Franz Ferdinand'ın öldürülmesi. Her iki Dünya Savaşı'nı tetiklemesiyle bilinen bu olaya dair az bilinen bir gerçek aslında neredeyse gerçekleşmeyecek olmasıdır. 28 Haziran 1914'te Gavrilo Princip adlı bir Bosnalı Sırp genç, iki diğer milliyetçiyle birlikte Arşidük'e suikast düzenlemek üzere Saraybosna'ya gitti. İlk suikast girişimi başarısız oldu: Arşidük'ün arkasındaki arabanın altında bir bomba veya el bombası patlatıldı ve yalnızca içindekiler yaralandı. Şimdi gidilecek rotanın değiştirilmesi gerekiyordu. Ancak Arşidük'ün şoförü mesajı almamıştı. Alternatif rotayı kullanmış olsaydı suikastçi Princip Arşidük'ün arabasıyla bir kez daha karşılaşmayacak ve o gün Arşidük ve karısını vurma şansı olmayacaktı. Bu basit iletişimsizlik olmasaydı dünyayı yıkıma götüren her iki Dünya Savaşı da asla yaşanmayabilirdi.
  • Çernobil felaketi. 1986'da Çernobil nükleer santralinde yapılan bir testte işler ters gitti ve Hiroşima'nın bombalanmasıyla üretilen radyasyonun 400 katı havaya serbest bıraktı. Bölgeden 105.000 kişi tahliye edildi, birçok ölü ve radyasyondan kaynaklanan doğum kusurları vardı. Bugün bile bazı bölgeler ziyaret edilemeyecek kadar tehlikelidir. Ancak çok daha kötüsü olabilirdi. İlk patlamadan sonra üç fabrika işçisi ikinci bir patlamayı önlemek için su altı vanalarını kapatmaya gönüllü oldular. Uzun zamandır bu üçlünün tehlikeli görev neticesinde öldüğüne inanılıyordu ancak şimdilerde böyle olmadığına dair bazı kanıtlar var. Ne olursa olsun, radyoaktif suyla dolu zifiri karanlık bir bodruma dalmak kahramanca bir eylemdir. Vanayı kapatmasalardı Avrupa'nın yarısı yok olacak ve yarım milyon yıl boyunca yaşanmaz hale gelecekti. Rusya, Ukrayna ve Kiev insan yerleşimine tümüyle uygunsuz olacaktı. Olaydan sonra yaşamış olsalar da olmasalar da bu üç adam–Alexei Ananenko, Valeri Bezpalov ve Boris Baranov–ölümcül bir kelebeğin kanatlarını tuttular. Çernobil felaketinin tamamı kötü tasarım ve personel yetersizliğinden kaynaklanıyordu. Olayın uzun vadeli sonuçları arasında nükleer santrallere yönelik geniş çaplı endişe ile nükleer enerjiye karşı önyargının fosil yakıtların tercih edilmesine yol açması var. Bazı insanlar, ülkelerin nükleer enerjiyi benimsemekte gereğinden fazla yavaş davranarak küresel ısınmayı hızlandırmasında Çernobil'in sorumlu olduğunu iddia eder.
  • Küba Füze Krizi. Tüm insanlık hayatını, "dünyayı kurtaran adam" olarak anılan Vasili Arkhipov adında tek bir Rus Donanması subayına borçlu olabiliriz. Küba Füze Krizi sırasında Arkhipov, Küba yakınlarındaki nükleer silahlı bir denizaltında görev alıyordu. Amerikan uçakları ve gemileri, denizaltının tanımlanabilmesi için yüzeye çıkması gerektiğini bildirmeye başladı. Denizaltının, radyo sinyali alamayacak kadar derine batmasıyla mürettebatın yukarıdaki dünyayla tüm bağlantısı kesildi. Kaptan Savitsky aldıkları sinyalin savaşın patlak verdiğinin işareti olduğuna karar verdi ve bir nükleer torpidoyu fırlatmaya hazırlandı. Arkhipov dışında herkes onunla hemfikirdi. Torpido fırlatılsaydı, nükleer bulutlar Moskova, Londra, Doğu Anglia ve Almanya'yı vuracak ve Britanya nüfusunun ise yarısını yok edecekti. Ülkeler misilleme yapmaya devam edecek ve çatışma yayılacağı için sonuç dünya çapında bir nükleer katliam olabilirdi. Bu aşırı sıcak su altı odasındaki Arkhipo veto gücünü kullandı ve fırlatmayı önledi. Bu bir adamın cesareti olmasaydı dünya hayal edilemeyecek kadar farklı olabilirdi.

Kaos teorisi

Kaos teorisi, ilk koşullara aşırı duyarlı olan ve geçmişte meydana gelen küçük değişikliklerin gelecekte büyük sonuçlara sahip olduğu hava durumu gibi sistemlerle ilgileniyor. Buna matematiğin yeni bir dalı deniyor çünkü bilim adamlarına göre kaos teorisi dört bir yanımızı çevreliyor ve biz sadece farkında değildik. Satürn'ün halkalarının gezegenle yerçekimsel etkileşimi, bir çift sarkacın sallanma yörüngesi veya Dünya'nın manyetik alanının ters çevrilmesi kaos teorisine gösterilen örnekler arasında. Hatta makroekonominin arkasındaki bilimde de kaos teorisi olduğu öne sürülür.

Kaos teorisinin çoğu insana kaos olarak görünen bir şeyin aslında kaotik olmadığı, sadece insan zihninin henüz aşina olmadığı farklı türden bir düzeni simgelediği belirtilir. Teoriyi ilginç kılansa, kaos teorisi olarak adlandırılmasına rağmen tüm bu durumların büyük benzerliklere sahip olmasıdır. Kaosun derinliklerinde evrensel bir davranış ve yapı olduğu öne sürülür. Bunun bir örneği, alakasız kaos teorisi sistemlerinin özelliklerinin grafiğe dökülmesi ve sık sık benzersiz ama sonsuz şekilde tekrar eden fraktal modeli ile karşılaşılmasıdır.

Peki bunların kelebek ve hava durumu tahminiyle ne ilgisi var? Kaos teorisine dair anlayış geliştikçe hava durumu tahminleri de gelişecek. Uydulardan gelen daha isabetli verilerle birleştirildiğinde kaos teorisi gelecekte hava olaylarını daha güvenli şekilde tahmin etmeyi sağlayabilir.

Tüm bu gelişmelere rağmen, birkaç günden daha uzun süreli hava durumu tahminleri değişkenlik göstermeye devam ediyor. İster hava akımlarının akışı ister tarih olsun, çevremizde yaptığımızda tüm seçimlere hak ettiği bir saygıyla yaklaşmak önemlidir. Bir dahaki sefere bir kelebek gördüğünüzde dünyanın diğer tarafındaki bir doğal afeti önleyebileceğinden ona son kez iyi bir göz atın.

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarına ilgilidir.