პეპლის ეფექტი რეალური ფენომენია — თუმცა არა ისეთი, როგორიც თქვენ გგონიათ

1961 წელს, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის (MIT) მეტეოროლოგ ედვარდ ლორენცს ამინდის პროგნოზირების პროგრამაში რიცხვები შეჰყავდა. მისი მოდელი ათეულ ცვლადზე იყო დაფუძნებული, რომელთაგან ერთის მნიშვნელობა 0.506127 იყო. როდესაც მან მოდელი ხელახლა გამოიყენა, ეს რიცხვი 0.506-მდე დაამრგვალა, შემდეგ კი ოთახიდან ყავის დასალევად გავიდა. როდესაც დაბრუნდა, აღმოაჩინა, რომ ამ მცირე ცვლილებამ ამინდის რადიკალურად განსხვავებული პროგნოზი აჩვენა.

1972 წელს მეცნიერების განვითარების ამერიკული ასოციაციის (AAAS) შეხვედრაზე, ქაოსისა და უკიდურესი ქაოსური არაპროგნოზირებადობის პოტენციალის შესახებ თავისი რევოლუციური მოდელის წარდგენისას, ლორენცმა დასვა კითხვა: „ბრაზილიაში პეპლის ფრთების ქნევა ტეხასში ტორნადოს იწვევს?“

რიჩარდ ა. ანთესი, კოლორადოს შტატის ქალაქ ბოულდერში მდებარე ატმოსფერული კვლევების საუნივერსიტეტო კორპორაციის ყოფილი პრეზიდენტი (ამჟამად საპატიო პრეზიდენტი), ამბობს, რომ ლორენცი წარმოაჩენდა იმას, თუ როგორ შეუძლია „ერთი შეხედვით მარტივი მათემატიკური განტოლებების სისტემაში ნაწილაკის საწყისი პოზიციის უსასრულოდ მცირე ცვლილებას გამოიწვიოს უზარმაზარი ცვლილებები მის მომავალ პოზიციაში – ახლანდელმა მცირე ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს გიგანტური და არაპროგნოზირებადი ცვლილებები მომავალში“.

ლორენცის მიერ მარტივი და ლამაზი მეტაფორით გადმოცემულმა ამ ანალოგიამ – რომ ინდივიდების პატარა, ერთი შეხედვით უმნიშვნელო ქმედებებმა შეიძლება მომავალში ქაოსი ან არეულობა გამოიწვიოს – ერთნაირად მოხიბლა მეცნიერები და ფართო საზოგადოება.

პეპლის ეფექტმა „მეცნიერება ფილოსოფიურ დონეზე გაარღვია და აჩვენა, რომ მომავლის მოდელირება მხოლოდ გარკვეულწილად არის პროგნოზირებადი და რომ „ქაოსი“, როგორც ლორენცი ამბობს, ყოველთვის არსებობს, მაგრამ მისი ამოცნობა რთულია“, – განმარტავს ბო-უენ შენი, სან-დიეგოს სახელმწიფო უნივერსიტეტის მათემატიკისა და სტატისტიკის ასოცირებული პროფესორი, რომელმაც მრავალი ნაშრომი მიუძღვნა პეპლის ეფექტს. მისივე აზრით, ამის მიზეზია ის, რომ უმცირესი ცვლილებით მნიშვნელოვანი ზემოქმედების გამოწვევის იდეა თითოეულ ადამიანს წაახალისებს მცირე ქმედებებისკენ, რომლებსაც  ძირეული ეფექტი და დადებითი გავლენა შეიძლება ჰქონდეთ“.

ეს კონცეფცია დაედო საფუძვლად არაერთ ფილმსა თუ სოციალური მედიის ტრენდს, სადაც ადამიანები აზიარებდნენ თავიანთ „პეპლის ეფექტის“ ისტორიებს: ერთი შეხედვით ისეთ შემთხვევით მოვლენებს, როგორიცაა მანქანის გაფუჭება, მატარებელზე დაგვიანება, ფეხსაცმლის გახევა, რომლებმაც მათ ცხოვრებაში ნიშანდობლივი მომენტები განაპირობა —  უარესი კატასტროფა აარიდა ან მომავალ მეუღლესთან შეახვედრა.     

ამ ისტორიებში იკვეთება, რომ ადამიანებს ხშირად არასწორად ესმით ლორენცის თავდაპირველი კონცეფცია და ისინი მხოლოდ და მხოლოდ დამთხვევებს აღწერენ (ქაოსის გარეშე).

მიუხედავად იმისა, რომ პეპლის ეფექტი შეიძლება პოპკულტურაში ზედმეტად გამარტივებული იყოს, მეცნიერები მაინც იყენებენ ამ კონცეფციას იმის პროგნოზირებისთვის, თუ როგორ შეცვლის აწმყოში გადადგმული ნაბიჯი მომავალს.

რატომ არის პეპლის ეფექტი სამეცნიერო დებატების საგანი?

პეპლის ეფექტის პოპულარული ინტერპრეტაციების ირგვლივ არსებული მთავარი გაუგებრობა მდგომარეობს რწმენაში, რომ მცირე პერტურბაციის უნარი, შექმნას ორგანიზებული დარღვევა დიდ დისტანციებზე, რეალური ფენომენია.

„ეს მეტაფორაა“, – ამტკიცებს ბო-უენ შენი და აღნიშნავს, რომ ამ საკითხის წამყვანი ექსპერტები ცოტა ხნის წინ შეთანხმდნენ, რომ ეს იდეა შრედინგერის კატასავითაა: მეცნიერულად არც დამტკიცებულია და არც უარყოფილი.

„პეპლის ეფექტის მეტაფორული განმარტება ფართოდ არის მიღებული, როგორც ფაქტობრივი ჭეშმარიტება. ეს ასე არ არის“, – ამტკიცებს როჯერ პილკე უფროსი, კოლორადოს შტატის უნივერსიტეტის ატმოსფერული მეცნიერების დეპარტამენტის ემერიტუსი პროფესორი. „რაც შეეხება იმას, შეუძლია თუ არა პეპლის ფრთის დაქნევას ტორნადოს გამოწვევა ათასობით კილომეტრის დაშორებით (ან თუნდაც ადგილობრივად), მოკლე პასუხია — არავითარ შემთხვევაში. კატეგორიული „არა“. 

თუ დაიბენით, ნუ ინერვიულებთ. ექსპერტებიც კი ვერ თანხმდებიან იმაზე, თუ რას ნიშნავს სინამდვილეში ეს კონცეფცია. 2024 წელს ჟურნალში Physics Today შენის გუნდი და ოქსფორდის უნივერსიტეტის კლიმატის ფიზიკის პროფესორი ტიმ პალმერი პეპლის ეფექტის ბუნებასა და მის შედეგებზე გამალებით კამათობდნენ.

პალმერი თვლის, რომ პეპლის ეფექტის დეტალურად განმარტებისას ლორენცი აღწერდა, რომ ამინდი წარმოადგენს ერთი შეხედვით, დამოუკიდებელი ატმოსფერული მოვლენების  კულმინაციას, რომელიც კოლექტიურად და მომენტალურად ცვლის გარემოს.  2017 წლის ოქსფორდის პოდკასტში ამინდს იგი „მატრიოშკას“ ადარებს: 1000-კილომეტრიანი დაბალი წნევის სისტემაში 100-კილომეტრიანი ავდრის ღრუბლებია, მათში კი ქვერიგის ღრუბლები ტურბულენტური ნაკადებით და მათში – კიდევ უფრო მცირე ტურბულენტური ნაკადები.

პალმერს საკუთარი წარმოდგენები აქვს იმის შესახებ, თუ როგორ უნდა განისაზღვროს პეპლის ეფექტი და როგორ არის ის არასწორად გააზრებული. 2014 წლის სამეცნიერო სტატიაში იგი ამბობს, რომ „პროგნოზირებადობის საზღვრები შეზღუდულია და მათი გაფართოება შეუძლებელია საწყის პირობებში სიზუსტის გაზრდით“.

შენი ამბობს, რომ პეპლის ეფექტი საუკეთესოდაა ილუსტრირებული ამ ანდაზის მსგავსი ხალხური ზღაპრით (პირველად ჩაწერა პოეტმა ჯორჯ ჰერბერტმა 1640 წელს):

„ულურსმნოდ ნალი დაიკარგა.

უნალოდ ცხენი დაიკარგა.

უცხენოდ მხედარი დაიკარგა.

უმხედროდ ბრძოლა დაიკარგა.  

უბრძოლველად სამეფო დაიკარგა.

და ეს ყველაფერი ნალის ლურსმნის უქონლობის გამო“.

„ლექსი იმაზე მიუთითებს, რომ ნებისმიერ უმნიშვნელო პერტურბაციას საბოლოოდ არსებითი გავლენის მოხდენა შეუძლია რიცხვითი ინტეგრირებისას“, – აღნიშნავს შენი. „ლორენცი თვლიდა, რომ ეს ზღაპარი შედარებით მარტივ, არასტაბილურობის ფენომენს უფრო ასახავდა“. ლექსი ასევე გვახსენებს, რომ შემდგომი მცირე მოვლენები შეუქცევადია.  

ქაოსში გარკვევა

პეპლის ეფექტმა ქაოსის სამეცნიერო განმარტებაში დიდი როლი შეასრულა.

„პროფესორ ლორენცის ერთ-ერთი არაჩვეულებრივი წვლილი ის არის, რომ მისმა მოდელებმა და მეთოდებმა საფუძველი ჩაუყარა მრავალ კვლევას და კიდევ უფრო ღრმად შეგვაცნობინა ქაოსის ბუნება და შეზღუდული პროგნოზირებადობა“, – ამბობს შენი.

მას შემდეგ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ქაოსური სისტემები – როგორიცაა ამინდი, ერთი სახეობის პოპულაციის ზრდა ან, თუნდაც, სატრანსპორტო მოძრაობის ნაკადი – ან იძლევა ერთადერთ ქაოსურ ამონახსნს, რომელიც ერთი შეხედვით შემთხვევითია, მაგრამ, სინამდვილეში, უბრალოდ უკიდურესად მგრძნობიარეა საწყისი პირობების მიმართ, ან იძლევა ერთდროულად არსებულ ქაოსურ და რეგულარულ ამონახსნებს. მცირე ცვლილებებმა შეიძლება ყოველთვის არ გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი ზემოქმედება ან მათი ეფექტები შეიძლება შეზღუდული იყოს რეალურ სამყაროში.

„წარმოიდგინეთ უზარმაზარი მდინარე, რომელიც მიედინება ოკეანისკენ. მდინარის მთლიანი დინება გავლენას ახდენს პატარა მორევების მოძრაობაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს პატარა ელემენტები შეიძლება ქაოსური და არაპროგნოზირებადი ჩანდეს, უფრო ფართომასშტაბიანი კონტექსტი ჩარჩოს ქმნის მათი ქცევის შესაცნობად“, – განმარტავს შენი. „ამ უფრო ფართომასშტაბიანი ამინდის შაბლონებზე დაკვირვებით, ჩვენ შეგვიძლია მეტი წარმოდგენა შევიქმნათ იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება განვითარდეს ეს პატარა, უფრო ქაოსური მოვლენები“.

ან როგორც ანთესი ამბობს, „ყველა პეპელა არ ცვლის ვითარებას“.

ლორენცის თეორიის თანახმად, შეუძლებელია დღევანდელი ამინდის ზედმიწევნით პროგნოზირება, რათა ზუსტად იწინასწარმეტყველო ამინდი შორეულ მომავალში; ამინდის პროგნოზირების პრაქტიკული ზღვარი რამდენიმე კვირაა.

შენს ამ ზღვრის გადამოწმება სურს. მან და მისმა გუნდის წევრებმა გამოაქვეყნეს ნაშრომები ლორენცის მოდელების გამოყენებით და წარმოადგინეს ახალი პერსპექტივა ამინდსა და კლიმატში ქაოსისა და წესრიგის ორმაგ ბუნებაზე.

როგორ მიემართება პეპლის თეორია ცვალებად კლიმატს

მიუხედავად იმისა, რომ პეპლის ეფექტი უპირველეს ყოვლისა ამინდის პროგნოზირებაში გამოდგება, მას ასევე შეუძლია დაეხმაროს მეცნიერებს კლიმატის ცვლილების მოდელირებაში. ბოლო დროს მკვლევრები იმედოვნებდნენ, რომ ხელოვნურ ინტელექტს გამოიყენებდნენ პეპლის ეფექტის სიმულირებისთვის ამინდის პროგნოზირების გასაუმჯობესებლად. სამწუხაროდ, ხელოვნურმა ინტელექტმა ვერ შეძლო პეპლის ეფექტის სიმულირება. ეს არ უარყოფს პეპლის ეფექტს; ეს უბრალოდ იმის მაჩვენებელია, რომ ხელოვნურ ინტელექტს არ შეუძლია მისი აღქმა.

ლორენცის და მისი პეპლის ეფექტის გავლენა კვლავაც ვითარდება. ქაოსის თეორიამ რევოლუცია მოახდინა ფიზიკის, ბიოლოგიის, ინჟინერიის, ეკონომიკის და სოციალური მეცნიერებების სხვადასხვა დარგშიც კი. ანთესი ამბობს, რომ ლორენცის მოდელმა უზარმაზარი გავლენა მოახდინა ყველა იმ სფეროზე, სადაც მომავალი აწმყოზეა დამოკიდებული.

„პეპლის ეფექტის კონცეფცია ვრცელდება თითქმის ყველა რთულ სისტემაზე, რომელშიც მომავალი მდგომარეობა დამოკიდებულია აწმყოზე… ატმოსფეროსა და ოკეანეებზე, კლიმატზე, ფიზიკაზე, ბიოლოგიურ სისტემებზე, მათ შორის ადამიანის ჯანმრთელობაზე და საზოგადოებაზე ზოგადად – ეკონომიკასა და პოლიტიკურ სისტემებზე“, – ამბობს ანთესი. „ერთი შეხედვით მცირე ცვლილებებს შეიძლება უზარმაზარი და არაპროგნოზირებადი, ასევე უნებლიე შედეგები შეიძლება ჰქონდეს მომავალში“.

2011 წელს, MIT-მა გახსნა კლიმატის კვლევის ინსტიტუტი, რომელსაც ლორენცის სახელი დაერქვა და რომელიც აფინანსებს სამეცნიერო კვლევებს რეალურ სამყაროში თვალსაჩინო გამოყენების გარეშე. ამ ტიპის „სუფთა კვლევა“, როგორც მას უწოდებენ, დაგვეხმარება შევიტყოთ ყველა იმ მცირე ქმედების შესახებ, რომელსაც შეიძლება ისეთივე გავლენა ჰქონდეს, როგორც პეპლის ფრთის ქნევას.