Edward N. Lorentz – Cha đẻ của Lý thuyết hỗn độn (Chaos theory)
Edward N. Lorentz là một nhà khoa học nổi tiếng, được biết đến rộng rãi nhờ công trình nổi bật trong lĩnh vực lý thuyết hỗn độn. Ông nổi danh từ bài báo được xuất bản vào năm 1972 mang tựa đề “Predictability: Does the Flap of a Butterfly’s Wings in Brazil Set Off a Tornado in Texas?” (Khả năng dự báo: Phải chăng nhịp đập của các cánh bướm ở Brazil có liên quan đến một trận bão ở Texas?).
Lý thuyết hỗn độn được phát triển từ ý tưởng rằng một sự thay đổi nhỏ trong một hệ thống có thể tạo ra ảnh hưởng lớn không thể dự đoán được. Lorentz đã đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá và phân tích các hệ thống hỗn độn, đặc biệt là trong việc xác định các giới hạn của khả năng dự báo.
Khám phá “Predictability”
Bài báo “Predictability: Does the Flap of a Butterfly’s Wings in Brazil Set Off a Tornado in Texas?” của Lorentz đã tạo nên sự chấn động trong cộng đồng khoa học. Ông đã chỉ ra rằng không thể dự báo chính xác thời tiết trước 3 tuần, một kết luận đột phá trong lĩnh vực này.
Qua nghiên cứu của mình, Lorentz đã khẳng định rằng các hệ thống tự nhiên như thời tiết thể hiện tính chất hỗn độn, không thể đoán trước được do những yếu tố nhỏ nhất. Những sự biến đổi nhỏ có thể gây ra những hiệu ứng lớn và không thể lường trước.
Ông là người đóng góp quan trọng cho khoa học
Ngoài những đóng góp trong lĩnh vực lý thuyết hỗn độn, Edward N. Lorentz còn được ngưỡng mộ vì tính cách và phẩm chất đáng kính của mình. Ông là một người đàn ông lý tưởng, với trí tuệ, nhân cách và lòng khiêm tốn. Ông trở thành một tấm gương cho nhiều thế hệ sau này.
Theo nhà khí tượng học Kerry Emanuel thuộc viện MIT, Lorentz không chỉ đóng vai trò là cha đẻ của lý thuyết hỗn độn mà còn mở ra cuộc cách mạng khoa học thứ ba trong thế kỷ 20, cùng với lý thuyết tương đối rộng và lý thuyết lượng tử.
Lý thuyết hỗn độn không phải là một khám phá mới, nó đã được nhen nhóm từ thế kỷ 19 bởi nhà vật lý học người Pháp Henri Poincare. Trước đó, Poincare đã thất vọng khi khám phá rằng không thể tính toán được khả năng ổn định của một hệ thống chứa nhiều hơn 2 vật thể, ít nhất là sử dụng các công cụ toán học thời đó.
Edward N. Lorentz đã tiếp tục và phát triển những ý tưởng của Poincare, xác định rõ hơn giới hạn của khả năng dự báo và tạo nên sự hiểu biết mới về tính chất phức tạp của các hệ thống tự nhiên.
Khám phá sự ảnh hưởng của làm tròn trong tính toán thời tiết
Một kết luận đáng ngạc nhiên đã thu hút sự chú ý của cộng đồng khoa học là vấn đề về trật tự và khả năng dự đoán trong lý thuyết chuyển động và hấp dẫn của Newton. Poincare đã tìm thấy một kết luận ngược lại, cho thấy sự tồn tại của các yếu tố và các phương trình khác đã đặt giới hạn cho khả năng dự đoán. Trước khi máy tính xuất hiện, việc kiểm chứng kết luận này đã gặp nhiều khó khăn.
Máy tính đầu tiên trong nghiên cứu thời tiết
Vào năm 1961, một nhà nghiên cứu khí tượng trẻ tuổi ở MIT đã tiến hành nghiên cứu các mô hình đơn giản về tầng khí quyển bằng cách sử dụng một mẫu máy tính nguyên thủy có tên là Royal McBee LPG-30. Máy tính này dựa trên một chuỗi gồm 12 phương trình vi phân.
Sau khi thử nghiệm, nhà nghiên cứu quyết định tiếp tục nghiên cứu sâu hơn và khám phá các cơ sở và kết quả của vấn đề. Thay vì chạy lại từ đầu, anh ta đã chọn một điểm bất kỳ trong quá trình tính toán và thay thế giá trị đã tính được ở bước trước đó. Anh ta rời đi để nghỉ giải lao, nhằm giảm căng thẳng và tiếng ồn mà máy tính nguyên thủy gây ra.
Khi trở lại, nhà nghiên cứu đã ngạc nhiên khi thấy các mẫu thời tiết tính toán đã thay đổi hoàn toàn so với kết quả ban đầu. Sau khi kiểm tra máy tính Royal McBee để đảm bảo không có lỗi kỹ thuật nào, anh ta bắt đầu suy nghĩ và tìm cách giải thích cho kết quả mới này.
Sự ảnh hưởng của làm tròn
Qua quá trình xem xét kỹ lưỡng, nhà nghiên cứu cuối cùng đã nhận ra rằng sự khác biệt giữa kết quả là do việc làm tr òn số liệu. Ban đầu, anh ta đã làm tròn số liệu đến số thập phân thứ hai để tiết kiệm thời gian tính toán. Tuy nhiên, sự chênh lệch nhỏ chỉ khoảng 1% đã dẫn đến một kết quả hoàn toàn khác biệt.
Để khắc phục vấn đề này, nhà nghiên cứu đã thực hiện lần chạy thứ hai và chỉ làm tr òn số liệu đến 3 chữ số. Kết quả thực nghiệm đã cho thấy rằng việc làm tròn nhỏ này có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả của mô hình thời tiết.
Điều này là một minh chứng rõ ràng cho sự quan trọng của việc xem xét cẩn thận các yếu tố nhỏ như làm tr òn trong quá trình tính toán thời tiết. Những hiểu biết này đã mở ra cánh cửa cho việc nghiên cứu và cải thiện các phương pháp dự báo thời tiết trong tương lai.
Lorentz – Nhà khoa học trẻ và hiện tượng “Cánh bướm”
Edward Norton Lorentz, một nhà khoa học trẻ , đã đạt được thành tựu lớn trong việc tính toán các bước toán học cụ thể liên quan đến hiện tượng không tuần hoàn. Ông đã chia sẻ kết quả nghiên cứu này trong bài báo có tiêu đề “Tính xác định của dòng không tuần hoàn” trên tạp chí Khoa học khí tượng (Journal of Atmosphere Sciences) vào năm 1963.
Bài báo đầu tiên này không nhận được sự quan tâm lớn cho đến năm 1972, khi ông Lorentz trình bày bài thuyết trình “Cánh bướm” tại hội nghị khoa học nâng cao của Mỹ. Trong thuyết trình này, ông đã lựa chọn hình ảnh của một con bướm để minh họa cho hiện tượng không tuần hoàn, thay vì hình ảnh của một con chim hải âu như ông ban đầu dự định. Ý tưởng này được đóng góp bởi các đồng nghiệp của ông, vì cánh bướm có tác động lớn hơn và Brazil được chọn làm địa điểm cư trú cho con bướm này.
Theo nguồn dữ liệu từ Web of Science, bài báo gốc của Lorentz đã nhận được hơn 4000 trích dẫn từ hàng nghìn tác giả khác nhau, làm cho nó trở thành một trong những bài báo được trích dẫn nhiều nhất mọi thời đại.
Tiểu sử của Edward Norton Lorentz
Edward Norton Lorentz sinh ngày 23 tháng 5 năm 1917, tại West Hartford, Connecticut. Ông đã nhận bằng cử nhân toán học từ trường Dartmouth College vào năm 1938, sau đó tiếp tục học lên thành thạc sĩ toán học tại Harvard vào năm 1940.
Trong thời kỳ chiến tranh, ông đã phục vụ tại đài khí tượng của không quân Mỹ và nhận được bằng thạc sĩ thứ hai trong lĩnh vực khí tượng học từ trường đại học MIT vào năm 1943 . Sau khi chiến tranh kết thúc, ông tiếp tục theo đuổi sự nghiệp nghiên cứu và nhận bằng tiến sĩ vào năm 1948, cũng tại MIT. Ông dành cả cuộc đời của mình làm việc tại MIT.
Các giải thưởng và công lao của Edward Norton Lorentz
Edward Norton Lorentz không chỉ nhận được giải thưởng Kyoto danh giá mà còn được vinh danh bằng giải thưởng Crafoord từ Hàn lâm viện Thụy Điển vào năm 1983. Giải thưởng Crafoord được trao cho các nhà khoa học đã có những đóng góp quan trọng trong các lĩnh vực nằm ngoài phạm vi của giải Nobel.
Edward N. Lorentz – Cha đẻ của Lý thuyết hỗn độn (Chaos theory)
Edward Norton Lorenz là một nhà toán học và nhà vật lý người Mỹ, sinh ngày 23 tháng 5 năm 1917. Ông được biết đến là cha đẻ của lý thuyết hỗn độn , một lĩnh vực quan trọng trong khoa học.
Vào ngày 16 tháng 4 năm 2008, ông qua đời tại nhà riêng của mình ở Cambridge, Mass, khi ông đã hơn 90 tuổi.
Nguyên nhân mất của Edward N. Lorentz
Edward N. Lorentz đã qua đời tại nhà riêng của mình ở Cambridge, Mass. Nguyên nhân chính là do tuổi già và sức khỏe yếu dần sau 90 năm đời.
Đóng góp của Edward N. Lorentz vào Lý thuyết hỗn độn
Edward N. Lorentz đã có những đóng góp quan trọng và bước ngoặt trong lĩnh vực lý thuyết hỗn độn. Ông đã phát triển các khái niệm cơ bản và công cụ toán học để nghiên cứu và hiểu về hệ thống không gian phi tuyến và những hiện tượng phức tạp như hiệu ứng cánh bướm.
Tầm quan trọng của Lý thuyết hỗn độn
Lý thuyết hỗn độn đã có ảnh hưởng sâu sắc đến nhiều lĩnh vực khác nhau, từ vật lý và toán học đến sinh học và kinh tế. Nó đã mở ra một cách tiếp cận mới để nghiên cứu các hệ thống phức tạp, trong đó các yếu tố nhỏ có thể tạo ra sự khác biệt lớn và không thể đoán trước được.
Bài viết này hy vọng sẽ giải đáp những câu hỏi của bạn về Edward N. Lorentz và đóng góp của ông vào lý thuyết hỗn độn. Hãy khám phá thêm về cuộc đời và công trình của ông để hiểu rõ hơn về sự quan trọng và ảnh hưởng của lý th uyết hỗn độn trong nền khoa học hiện đại.
1. Lý thuyết hỗn độn là gì?
Lý thuyết hỗn độn là một lĩnh vực trong khoa học nghiên cứu về sự không thể dự đoán được của các hệ thống động.
2. Ai là cha đẻ của lý thuyết hỗn độn?
Edward N. Lorentz được coi là cha đẻ của lý thuyết hỗn độn nhờ công trình nổi bật và bài báo “Predictability: Does the Flap of a Butterfly’s Wings in Brazil Set Off a Tornado in Texas?” được xuất bản vào năm 1972.
3. Tại sao lý thuyết hỗn độn quan trọng?
Lý thuyết hỗn độn giúp chúng ta hiểu rằng những thay đổi nhỏ trong một hệ thống có thể gây ra những ảnh hưởng lớn không thể dự đoán được. Nó có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như dự báo thời tiết, kinh tế, sinh học, và nhiều hệ thống phức tạp khác.
4. Ví dụ nào chứng minh lý thuyết hỗn độn?
Một ví dụ phổ biến để minh chứng lý thuyết hỗn độn là hiện tượng “hiệu ứng cánh bướm”. Theo lý thuyết, nhịp đập nhẹ của cánh bướm ở một vùng có thể tạo ra sự biến đổi nhỏ trong môi trường và cuối cùng góp phần tạo thành một trận bão ở một vùng khác.
