Kaosteori, inom mekanik och matematik, studien av uppenbarligen slumpmässigt eller oförutsägbart beteende i system som styrs av deterministiska lagar. En mer exakt term, deterministisk kaos, antyder en paradox eftersom den kopplar samman två uppfattningar som är bekanta och som vanligtvis betraktas som oförenliga. Den första är slumpmässighet eller oförutsägbarhet, som i en molekyls bana i en gas eller i valet av en viss individ från en befolkning. I konventionella analyser ansågs slumpmässigheten vara mer uppenbar än verklig, vilket berodde på okunnighet om de många orsakerna på jobbet. Med andra ord trodde man ofta att världen är oförutsägbar eftersom den är komplicerad. Den andra uppfattningen är den deterministiska rörelsen, som en pendel eller en planet, som har accepterats sedan Isaac Newtons tid som ett exempel på vetenskapens framgång i att göra förutsägbart det som ursprungligen är komplex.
principer för fysisk vetenskap: kaos
Många system kan beskrivas i termer av ett litet antal parametrar och bete sig på ett mycket förutsägbart sätt. Var detta inte fallet,
Under de senaste decennierna har emellertid en mångfald av system studerats som uppför sig oförutsägbart trots deras till synes enkelhet och det faktum att de involverade styrkorna styrs av väl förstått fysiska lagar. Det vanliga elementet i dessa system är en mycket hög grad av känslighet för initiala förhållanden och för hur de sätts i rörelse. Till exempel upptäckte meteorologen Edward Lorenz att en enkel modell för värmekonvektion har en iboende oförutsägbarhet, en omständighet som han kallade ”fjärilseffekten”, vilket tyder på att enbart vingning av en fjärils vinge kan förändra vädret. Ett mer hemtrevligt exempel är pinballmaskinen: bollens rörelser styrs exakt av lagar om gravitationsrullning och elastiska kollisioner - båda fullständigt förstått - men slutresultatet är oförutsägbart.
I klassisk mekanik kan beteendet hos ett dynamiskt system geometriskt beskrivas som rörelse på en "attraherare". Den klassiska mekanikens matematik kände igen igen tre typer av attraherare: enstaka punkter (kännetecknande av stabila tillstånd), slutna slingor (periodiska cykler) och tori (kombinationer av flera cykler). På 1960-talet upptäcktes en ny klass av "konstiga attraherare" av den amerikanska matematikern Stephen Smale. För konstiga attraherare är dynamiken kaotisk. Senare insåg man att konstiga attraherare har detaljerad struktur på alla förstoringsskalor; ett direkt resultat av detta erkännande var utvecklingen av konceptet för fraktalen (en klass av komplexa geometriska former som vanligtvis uppvisar egenskapen av självlikhet), vilket i sin tur ledde till en anmärkningsvärd utveckling i datorgrafik.
Användningar av matematiken i kaos är mycket olika, inklusive studiet av turbulent flöde av vätskor, oregelbundenhet i hjärtslag, befolkningsdynamik, kemiska reaktioner, plasmafysik och rörelse av grupper och grupper av stjärnor.
