Novákoviny

Mávnutí křídla motýla na jednom konci světa prý může způsobit tajfun na konci druhém. Je to tvrzení, které sice jako první vyslovil přírodovědec, ale je tak efektní, že má velký úspěch i mezi humanitními intelektuály. Často však bývá používáno v souvislostech přinejmenším problematických. Může něco tak malého opravdu mít tak dalekosáhlé důsledky?

"Zvykli jsme si myslet, že jednoduché příčiny musí vyvolat jednoduché následky a složité následky musí mít složité příčiny, " říká o dopadu populárního výroku a s ním související teorie chaosu matematik Ian Stewart z Warwic University v Coventry ve své knize Čísla přírody. "Nyní však víme, že jednoduché příčiny mohou mít složité následky. Chápeme už, že když známe pravidla, neznamená to ještě, že jsme schopni předpovědět budoucí vývoj."

Jiní ale za tvrzením o ničivém potenciálu nepatrných motýlů vidí ještě mnohem víc.

Zaklínadlo postmoderního světa

Myšlenka, že i nenápadná a zdánlivě bezvýznamná akce může v konečném důsledku způsobit bouři, na přelomu 70. a 80. let minulého století oslovila svět - a zdaleka nejen svět vědy. Mnozí dnes věří, že funguje v osobním životě, kdy i zdánlivě bezvýznamné rozhodnutí nebo banální čin mohou přehodit výhybky osudu.

obr: Vulgarizovaná představa, že mávnutí křídel motýla může vyvolat přírodní katastrofu se stala v intelektuálských kruzích velmi oblíbená. Ve skutečnosti ale jde o něco úplně jiného 

Zaklínají se jí filosofové, ekonomové, sociologové i historikové. S její pomocí se doprošují příspěvků pracovníci neziskových organizací: i malým darem nám pomůžete způsobit velké dobro. Radostně se jí chopili environmentalisté; jedni proto, aby tak podpořili katastrofické tvrzení o škodlivosti čehokoliv co nepochází přímo z lůna Matky Přírody, jiní (nebo titíž) pro povzbuzení souvěrců: i malá akce může zachránit svět.

Podobně to vidí také různá extrémistická hnutí, stejně jako kavárenští intelektuálové, kterým navíc příjemně souzní s rozplizlostí postmoderního vidění světa. Kromě toho se jim líbí také zdánlivá spřízněnost této myšlenky s klasikem dialektického materialismu Georgem Hegelem, který věřil, že všechno souvisí se vším - a od Hegela už vede přímá cesta k Marxovi, který pro tyto kruhy nikdy neztratil svůj půvab...

"Butterfly Effect" pronikl dokonce i do zábavního průmyslu. Jmenuje se tak například americký sci-fi thriller z roku 2004 (u nás uváděný pod názvem Osudový dotek), nebo jedna epizoda televizního seriálu Dexter. Příměr používají fotbaloví komentátoři i autoři rockových textů.

Zahřmění hromu

Ve skutečnosti ale "efekt motýlích křídel" pochází ze světa exaktních přírodních věd, protože jeho otcem je americký meteorolog Edward Lorenz - a ten neměl na mysli nic jiného, než najít cestu, jak zlepšit předpovědi počasí. Jeho práce se stala významnou součástí teorie chaosu, kterou mnozí kladou na roveň Ensteinově teorii relativity nebo kvantové mechanice.

Není ale bez zajímavosti, že i v tomto případě se projevila prorocká síla sci-fi literatury. Dlouho před Lorenzovou přednáškou nazvanou "Does the flap of the butterfly°s wings in Brasil set off a tornado in Texas?" (Předvídatelnost: Může mávnutí motýlích křídel v Brazílii spustit tornádo v Texasu? ) napsal Ray Bradbury povídku v níž člen posádky stroje času cestujícího do druhohor nedopatřením zašlápne malého motýla. Po návratu zjistí, že v důsledku nepatrného incidentu se poměry v jeho současnosti dramaticky změnily. Povídka "A Sound of Thunder" (Zahřmění hromu), poprvé vyšla roku 1952 a dodnes je nejčastěji otiskovaným sci-fi dílem. Je možné, že její popularita o několik desetiletí později přispěla ke slávě teorie motýlích křídel.

Laplaceův démon

Přinejmenším od časů Descarta a Newtona přírodní vědy vyznávaly determinismus, tedy představu, že náš vesmír je něco na způsob složitého stroje, jehož chování je dopředu dané. Významný matematik a astronom Pierre-Simon Laplace roku 1812 napsal: "Intelekt, který by v určitém okamžiku znal všechny síly oživující Přírodu a vzájemné polohy všeho v ní a byl dostatečně mohutný, aby tyto informace mohl podrobit důkladné analýze... pro takový intelekt by byla budoucnost stejně jasná jako minulost."

obr: Pierre-Simon Laplace, stvořitel vševědoucího Laplaceova démona. Teorie "motýlých křídel" tohoto démona zahubila

Tomuto hypotetickému tvorovi se pak začalo říkat Laplaceův démon - a vědci dělali všechno možné, aby se jeho schopnostem alespoň přiblížili. Přinejmenším do doby, než na scénu vstoupil Edward Lorenz, který naznačil, to, co asi tuší každý, kdo tisíckrát bezpečně prošel po stále stejné cestě, aby na ní po tisíci prvý uklouzl a zlomil si nohu - totiž, že to zřejmě není možné.

Edward Norton Lorenz se narodil roku 1917 ve státě Connecticut, vystudoval matematiku na Harvardu a za druhé světové války vstoupil do meteorologické služby amerického letectva. Později se stal profesorem na slavném Massachusetts Institute of Technology (MIT) a zůstal jím až do své smrti v roce 2008.

Jeho ctižádostí rozhodně nebylo zničit Laplaceova démona, úplně by mu stačilo zlepšit nevalné výsledky dlouhodobých předpovědí počasí. Tehdy se věřilo, že procesy, které probíhají v atmosféře mají v podstatě jednoduchý charakter a lze je tedy popsat pomocí lineárních modelů - a ty pak použít k přesnému prognózování dalšího vývoje.

Špatná zpráva pro proroky

Lorenz proto roku 1960 vytvořil počítačový program, který po zadání vstupních informací dokázal graficky zachycovat další průběh nejdůležitějších atmosférických procesů.

obr: Edward Lorenz použil křídla motýla ve své slavné přednášce jako zjednodušující příměr. Ten pak ale začal žít svým vlastním životem

Už to bylo samo o sobě zajímavé, jenže to nejzajímavější mělo teprve přijít. Lorenz celkem logicky očekával, že když zadá stejná vstupní data, budou se i grafy generované počítačem dál vyvíjet naprosto stejně. Jednou ale data vložil s nepatrnou odchylkou: přesnost snížil z šesti míst za desetinou čárkou na tři. Nepatrná změna zdánlivě neměla šanci se projevit - jenže místo toho přišel šok: výstupní graf vypadal úplně jinak.

Ukázalo se, že Laplaceův démon má smůlu, protože aby mohl své jasnovidecké umění úspěšně provozovat, musel by znát úplně všechna data s naprosto absolutní přesností na nekonečný počet desetinných míst - a něco takového samozřejmě není možné. A co je horší, spolu s ním mají smůlu i meteorologové, klimatologové a další odborníci, kteří věří, že pomocí matematického modelování je možné přesně předpovídat chování složitých dynamických systémů na dlouho dopředu. To je také odpověď na častou otázkou laiků, proč dlouhodobé předpovědi počasí nevycházejí. Nemohou protože zjistit výchozí data s absolutní přesností nelze. To platí i pro démony - natož pak pro obyčejné smrtelníky.

Teorie chaosu

Edward Lorenz své výsledky shrnul v již zmíněné přednášce "Predictability: Does the flap of the butterfly°s wings in Brasil set off a tornado in Texas?", kterou přednesl 29. prosince 1979 na zasedání Americké asociace pro pokrok ve vědě ve Washingtonu. Vnesl tak nový impuls do zkoumání teorie chaosu, která je mnohými považováno za mimořádně perspektivní oblast matematiky a fyziky.

obr: Na efekt motýlích křídel se často odvolávají ekologičtí alarmisté.Sice tak prokazují neznalost toho, o čem mluví, o znalosti jim ale ani moc nejde - důležitější je, že tento příměr na publikum účinkuje

Teorie chaosu se dá s trochou zjednodušení považovat za jakési rozšíření klasických přírodních věd. Zatímco ty dosud zkoumaly jednotlivé jevy odděleně, v přírodě ve skutečnosti probíhají v rámci řady dalších procesů, které je ovlivňují. Na jevy v atmosféře například působí Slunce, oceán, zemský povrch, člověk... atd. Takže například teoretické chování studené fronty je sice na papíře pěkně podrobně popsané a zdánlivě předvídatelné, ve skutečnosti ale umí pořádně překvapit.

Tento způsob myšlení se zejména ve fyzice a matematice začal prosazovat na počátku 20. století a postupně přerostl ve složitou teorii prošpikovanou rovnicemi, která se snaží popsat chování takových komplikovaných systémů. Lorenzův přínos k teorii chaosu spočívá právě v konstatování, že i nepatrná (a co je horší: prakticky neměřitelná) změna počátečních podmínek povede k tomu, že systém se může v jejím důsledku chovat úplně jinak.

Nebojte se motýlů

V podstatě to znamená, že dlouhodobé prognózování složitých systémů pomocí počítačových modelů není možné. Nezáleží totiž jen na výkonu počítače, ale na absolutní přesnosti a komplexnosti vstupních dat, což je nedosažitelná podmínka. Špatná zpráva pro meteorology, klimatology a další potomky starověkých proroků je ale dobrá zpráva pro vědu jako takovou, protože umožňuje nový pohled na charakter přírodních procesů a na realitu vůbec. Někteří vědci se dokonce domnívají, že právě teorie chaosu je klíčem ke správnému chápání kvantové fyziky a přes ní i k pochopení samotné podstaty našeho vesmíru.

obr: Z Lorenzovy práce vyplynulo především to, že dlouhodobé prognózování chaotických procesů za pomoci modelů není možné. Špatná zpráva mimo jiné i pro meteorology a klimatology - kterým to ovšem nebrání nefunkční dlouhodobé předpovědi dál vytvářet

Teorie chaosu doplněná Lorenzovými poznatky mimo jiné také naznačuje jeden z důvodů, proč dlouhodobé prognózy čehokoliv sestavované školenými futurology za pomoci nejmodernější techniky často nedávají o mnoho lepší výsledky než intuitivní odhady vnímavých jedinců. Což je mimo jiné i případ již vzpomínané sci-fi.

Znamená to tedy, že se máme bát vyplašit motýla sedícího na pampelišce, aby nám o půlroku později nepřišly účty za škody způsobené hurikánem na Floridě?

Vůbec ne, protože ve skutečnosti je těchto nepatrných podnětů obrovské množství a působení drtivé většiny z nich se navzájem vyruší. Nakonec tedy převládne statistika - k hurikánu na Floridě tak jako tak dojde a co bylo prvotním impulsem se nikdy nedovíme. Ale motýlí přirovnání je názorné, trefné a hezky se poslouchá. Dokonce i v případě, že o teorii chaosu jinak nevíme vůbec nic.

Efekt motýlích křídel a teorie chaosu tak v mnohém připomínají Einsteinovu teorii relativity. I v tomto případě ovlivnila celou řadu společenských oborů - aniž by jí její propagátoři v těchto oblastech opravdu porozuměli.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny - Víkend

obr: Chaos

You have no rights to post comments