나비 효과 (카오스)
Butterfly effect (chaos)
처음 각도가 1° 만 다른 두 진자가, 몇 초 뒤에는 왜 전혀 다른 곳에 있을까요?
무슨 일이 일어났나
카오스는 정해진 규칙대로 움직이는데도, 처음의 아주 작은 차이가 빠르게 불어나 먼 앞날을 내다보기 어려운 성질입니다. NOAA 는 이를 «처음 조건에 민감하게 기대는 성질(SDIC)» 이라고 부릅니다.
시뮬레이터의 두 이중 진자는 같은 식을 따르고 에너지도 지키지만, 1° 차이가 4.3 초 만에 30° 넘게 벌어집니다.
작게 흔들 때(20° 와 21°)는 30 초가 지나도 차이가 12° 안에 머뭅니다 — 카오스는 크게 흔들려 움직임이 복잡해질 때 두드러집니다.
에드워드 로렌즈는 날씨 계산에서 이 성질을 다시 찾아냈고, «나비 효과» 라는 이름은 1972 년 그의 발표에서 나왔습니다.
💡 생활 속 예시
- 탁구공을 같은 자리에서 떨어뜨려도, 울퉁불퉁한 돌계단에서는 튀는 방향이 매번 달라집니다.
- 날씨 계산에 넣는 처음 값이 아주 조금만 달라도 며칠 뒤 결과가 크게 달라질 수 있어, 먼 날의 날씨일수록 맞히기 어렵습니다.
- 핀볼 게임에서 공을 거의 같은 세기로 쳐도, 몇 번 부딪히고 나면 전혀 다른 길로 굴러갑니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
카오스는 아무 규칙 없이 제멋대로(무작위로) 움직인다는 뜻이다.
NOAA Climate.gov 는 카오스가 «본질적 무작위» 를 뜻하지 않는다고 적습니다. 정해진 규칙을 따르지만 처음 값의 작은 차이가 크게 불어나는 것입니다. 출처
누가 왜 찾았나
에드워드 로렌즈는 컴퓨터로 날씨 모형을 돌리다가, 한 번 했던 계산을 다시 하면서 온도 27.084271° 를 27.084° 로 소수 셋째 자리까지만 줄여 넣었습니다. 그 작은 차이로 두 계산 결과가 크게 갈라졌습니다(NOAA Climate.gov). NOAA 기록은 로렌즈가 1963 년 이 «처음 조건에 민감한 성질» 을 다시 찾아냈다고 적고, «나비 효과» 라는 이름은 1972 년 그의 발표에서 나왔습니다.
확인된 값
교육과정에서는
- 한국 2022 · 역학과 에너지 · 탄성파와 소리
- 일본 · 高等学校 物理 (1) 様々な運動
출처
이어서 보기
같은 단원 · 진동
- 개념점점 잦아드는 진동 (감쇠 진동)
- 개념흔들림이 커지는 때 (공명)
- 개념단진동
- 개념진자의 주기 (단진자)
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- 왜? 질문이중 진자는 왜 다음 움직임을 내다보기 어려울까?
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