ZVOLTE CÍLOVOU SKUPINU pro přehlednější zobrazení.

    Expozice

    Garant: 
    Bc. Kristýna Nová
    Klíčová slova: 
    Anotace pro veřejnost: 
    Rozkývejte kyvadlo a sledujte, jestli se jeho pohyb nějak opakuje. Dokážete odhadnout, kdy se jedno z barevných ramen začne točit na opačnou stranu nebo jak dlouho se na tu stranu bude točit? Pokud se vám to nepovede, nezoufejte! V jeho pohybu totiž panuje naprostý chaos.
    Anotace pro SŠ: 
    Rozkývejte kyvadlo a sledujte, jestli se jeho pohyb nějak opakuje. Dokážete odhadnout, kdy se jedno z barevných ramen začne točit na opačnou stranu nebo jak dlouho se na tu stranu bude točit? Pokud se vám to nepovede, nezoufejte! I v tak jednoduché mechanické soustavě může panovat naprostý chaos.

    Anotace pro vysoké školy

    Rozkývejte kyvadlo a sledujte, jestli se jeho pohyb nějak opakuje. Dokážete odhadnout, kdy se jedno z barevných ramen začne točit na opačnou stranu nebo jak dlouho se na tu stranu bude točit? Pokud se vám to nepovede, nezoufejte! Jedná se totiž o jednoduchý příklad deterministického chaosu. Teorie chaosu už přes sto let propojuje fyziku s matematikou a vám se zde představuje ve velmi srozumitelné formě, mnohem snáz uchopitelné než je třeba "efekt motýlího křídla".

    Věda a technika v pozadí

    „Slovo chaos samořejmě používá spousta autorů ve vágním smyslu, ale ve fyzice znamená zcela určitý jev, totiž že v nelineárním systému je výsledek často neurčitě a libovolně citlivý na nepatrné změny počátečních podmínek.“ Touto větou charakterizoval chaos nositel Nobelovy ceny za fyziku Murray Gell-Mann.

    Teorie

    Chaotické kyvadlo ukazuje, jak jednoduché zatočení kolečka, má za následek nepředvídatelný a komplikovaný pohyb. Chaotické kyvadlo představuje fyzikální systém, který je citlivý na počáteční podmínky. V důsledku citlivosti systému na počáteční podmínky se chování takového fyzikálního systému jeví jako náhodné.

    Jednoduché kyvadlo kmitá pravidelně, pokud mu nedodáváme energii, tak i tlumeně. Jiná situace nastane, pokud kyvadlo doplníme otočným kloubem. Kmitání kyvadla se stane naprosto chaotickým, nepředvídatelným. 


    Kyvadlo doplněné otočným kloubem. 
    Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

    Rozvoj teorie chaosu přišel až s prvními počítači (jeden z prvních byl ENIAC, který předpovídal počasí). Teorie chaosu se dá aplikovat na dráhy kulečníkových koulí, golfových míčků, problém více těles – například soustavu dvanácti Neptunových měsíců.

    Zajímavost z meteorologie:
    V roce 1961 se Edward Lorenz zabýval numerickými simulacemi počasí. Pracoval v MIT (Massachusetts Institute of Technology) a jeho stařičký počítač měl za úkol vykreslit zajímavý graf počasí. Trvalo mu to dlouho, a tak si Lorenz zašel na kávu. Když přišel, tak byl hodně překvapený. Graf vypadal úplně jinak než předešlý den. Myslel si, že zadal počáteční podmínky stejně, ale pak zjistil, že v předchozím grafu zadal hodnoty na šest desetinných míst a teď na tři. Aby vysvětlil tyto nesrovnalosti, musel zavést pojem „efekt motýlího křídla“. Ten znamená, že nepatrná vzdušná turbulence se může přeměnit v hurikán na druhé straně zeměkoule - nepatrné změny počátečních podmínek mohou vést k dalekosáhlým změnám systému.
    Lorenz se problémem zabýval podrobněji a zjistil, že vývoj počasí z různých počátečních pomínek vede jen k určitým koncovým stavům. Tyto koncové stavy nazval atraktory. Koncové stavy nelze zpětným dopočtem určit. Pokud velmi málo odlišné počáteční podmínky vedou k úplně jiným výsledkům, nazýváme takový atraktor podivný. Nejznámější je Lorenzův podivný atraktor.

    Lorenzův podivný atraktor.
    Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

    Teorie chaosu vznikla přibližně ve stejné době jako teorie fraktálů. Obě teorie mají k sobě blízko, například některé podivné atraktory jeví fraktální strukturu.

    Odborné dotazy

    Rezervace a nákup vstupenek

    Recepce

    Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.