Als je dacht dat het vlindereffect gewoon een verschrikkelijke film uit 2004 was met Ashton Kutcher en Amy Smart in de hoofdrollen, denk dan nog eens goed na. De film was slechts een nieuwe kijk op een veel ouder concept.

Het vlindereffect is het idee dat kleine, schijnbaar triviale gebeurtenissen uiteindelijk kunnen resulteren in iets met veel grotere gevolgen - met andere woorden, ze hebben niet-lineaire effecten op zeer complexe systemen. Als een vlinder bijvoorbeeld met zijn vleugels klappert in India, kan die kleine verandering in luchtdruk uiteindelijk een tornado in Iowa veroorzaken.

In de eerder genoemde film vindt het personage van Kutcher een manier om terug te reizen in de tijd naar zijn kindertijd. Elke keer dat hij deze reis maakt, doet hij kleine dingen anders, maar die kleine veranderingen hebben uiteindelijk grote (en gruwelijke) gevolgen voor zijn volwassen leven.

De term "vlindereffect" werd in de jaren zestig bedacht door Edward Lorenz, een professor meteorologie aan het Massachusetts Institute of Technology, die weerpatronen bestudeerde. Hij ontwierp een model dat aantoont dat als je twee startpunten vergelijkt met het huidige weer dat dicht bij elkaar ligt, ze snel uit elkaar zullen drijven - en later kan het ene gebied eindigen met zware stormen, terwijl het andere kalm is.

Destijds dachten weerstatistici dat je toekomstig weer zou moeten kunnen voorspellen op basis van historische gegevens om te zien wat er was gebeurd toen de omstandigheden hetzelfde waren als nu. Lorenz was sceptisch. Hij draaide een computerprogramma om verschillende weersimulaties te testen en ontdekte dat het afronden van één variabele van 0,506127 naar 0,506 de twee maanden van weersvoorspellingen in zijn simulatie drastisch veranderde.

Zijn punt was dat weersvoorspellingen op lange termijn vrijwel onmogelijk waren, grotendeels omdat mensen niet het vermogen hebben om de ongelooflijke complexiteit van de natuur te meten. Er zijn gewoon te veel kleine variabelen die als draaipunten kunnen fungeren, met veel grotere gevolgen.

Zoals wetenschapsjournalist Peter Dizikes schreef in de Boston Globe:

"De 'ontelbare' onderlinge verbindingen van de natuur, merkte Lorenz op, betekenen dat de flap van een vlinder een tornado kan veroorzaken - of, voor zover we weten, een tornado kan voorkomen. Evenzo, als we zelfs maar een kleine verandering in de natuur zouden aanbrengen, 'zullen we nooit weten wat zou zijn gebeurd als we het niet hadden verstoord', aangezien latere wijzigingen te complex en verstrengeld zijn om een ​​eerdere staat te herstellen."

Dus, terwijl mensen vaak denken dat het vlindereffect betekent dat kleine veranderingen grote gevolgen kunnen hebben (en we kunnen deze progressie volgen om te zien welke verandering wat veroorzaakte), probeerde Lorenz te zeggen dat we niet deze wijzigingen volgen. We weten niet precies waardoor een weerpatroon de ene kant op de andere uitgaat.

Lorenz noemde dit 'gevoelige afhankelijkheid van beginvoorwaarden' toen hij zijn werk aan het publiek introduceerde in een paper uit 1963 met de titel 'Deterministic Nonperiodic Flow'. (De term 'vlindereffect' bedacht hij in latere toespraken over het onderwerp.) Het artikel werd zelden geciteerd door andere onderzoekers - althans in het begin.

Het vlindereffect en de chaostheorie

Later beseften andere wetenschappers het belang van de ontdekking van Lorenz. Zijn inzichten legden de basis voor een tak van de wiskunde die bekend staat als chaostheorie, het idee om te proberen het gedrag van systemen te voorspellen die inherent onvoorspelbaar zijn.

U kunt elke dag voorbeelden van het vlindereffect zien. Het weer is slechts één voorbeeld. Klimaatverandering is een andere. Omdat, zoals blijkt, het opwarmende klimaat - terecht genoeg - van invloed is op soorten alpenvlinders in Noord-Amerika.

"Klimaatverandering zal naar verwachting enkele grote gevolgen hebben, zoals te warm voor sommige soorten of te droog voor andere, maar er zijn ook een bijna oneindige hoeveelheid kleinere, indirecte effecten die zich zullen voordoen", e-mailt Alessandro Filazzola, een gemeenschapsecoloog en datawetenschapper en postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Alberta.

"In ons onderzoek hebben we gekeken naar een van die indirecte effecten en hebben we gezien hoe het toekomstige klimaat langzaam een ​​mismatch zal veroorzaken in de ruimtelijke locatie van een vlinder en zijn waardplant. Als rups voedt deze vlinder zich alleen met dit soort plantensoorten, dus elke mismatch binnen bereik zal een afname van de vlinder veroorzaken."

Hij voegt eraan toe dat als we even stilstaan ​​bij alle andere soorten in een voedselweb, er plotseling het potentieel is dat veel soorten worden aangetast - niet slechts één kleine vlinder. Dat is het vlindereffect in actie, op grote schaal.

"Bijvoorbeeld de dieren die zich voeden met die vlinder en de dieren die zich voeden met die dieren, of hoe zit het met alle andere insectensoorten bij elkaar, of zelfs andere vlinders? Ons project was behoorlijk gecontroleerd omdat onze vlindersoort maar één soort plant eet , maar de logica blijft behouden als je kijkt naar het hele ecosysteem (alleen lastiger om te meten)."

Wanneer we beginnen te bedenken hoe een kleine verandering snel kan leiden tot veel onbedoelde gevolgen, is er natuurlijk reden tot bezorgdheid.

Het beperken van de bouw van waterkrachtcentrales kan bijvoorbeeld bepaalde soorten milieuschade verminderen. Maar bij het elimineren van deze potentiële bron van schone energie, hebben we de neiging terug te vallen op fossiele brandstoffen die de opwarming van de aarde versnellen. Subsidies voor biobrandstoffen, bedoeld om onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen, hebben de vernietiging van regenwouden, zoetwaterverspilling en voedselprijsstijgingen doen toenemen die de armste delen van de menselijke bevolking hebben getroffen.

Hoe kunnen we dan in godsnaam veel van wat dan ook in ons leven doen, zonder bang te zijn schade te berokkenen? Filazzola keert terug naar de vlinders als voorbeeld.

"Een beter begrip van indirecte effecten is waarschijnlijk een van de belangrijkste stappen om deze effecten te verminderen. Eenvoudiger echter, het is echt het belangrijkste om de natuur zo dicht mogelijk bij de oorspronkelijke staat te houden", zegt hij. "Ecosystemen zijn enorm complex en het verlies van een enkele soort heeft misschien geen waargenomen effect, maar het kan een cascade-effect hebben op het hele systeem." Door bijvoorbeeld de wolf opnieuw in Yellowstone Park te introduceren, nam de beverpopulatie toe, nam het aantal wilgen- en espenplanten toe en zorgde het onder meer voor voedsel voor vogels, coyotes en beren.

Vervolgens bekijken we hoe het vlindereffect in ons individuele leven kan spelen. Met bijna 8 miljard mensen op de planeet, kan slechts één persoon veranderingen aanbrengen die rond de aarde echoën?

Filazzola zegt dat hij zich wel afvraagt ​​wat de indirecte effecten zijn van zijn persoonlijke acties.

"De items die ik koop, de mensen met wie ik omga, de dingen die ik zeg, kunnen volgens mij allemaal hun trapsgewijze effecten hebben die door de samenleving rimpelen", zegt hij. "Daarom is het belangrijk om te proberen een goed mens te zijn, om een ​​positieve invloed te creëren. Een ding waar ik ook aan denk, is hoe deze indirecte effecten vaak niet zo klein en verwijderd zijn als ik denk dat velen zouden denken."

Dat is nu interessant

NASA maakt gebruik van het vlindereffect om ruimtevaartuigen te leiden. De International Cometary Explorer, gelanceerd in 1978, werd het eerste ruimtevaartuig dat een komeet onderschepte, door de staart van komeet Giacobini-Zinner ging en waardevolle gegevens verzamelde. Ze maakten gebruik van chaotische systemen en berekenden dat slechts een klein beetje brandstof, gebruikt op een exact moment, het vaartuig met hoge snelheid op het juiste moment naar de juiste plaats zou brengen - en het werkte perfect.