سیستم پویا یا دینامیک چیست ؟

 سیستم پویا چیزی است که واقعا وجود دارد. زیرا سیستم ایستا یا استاتیک در واقع برش و یا دیدگاه خاصی از یک سیستم داینامیک است که برای سادگی در تحلیل و آنالیز با یک یا چند شرط ساده ساز ، ایستا فرض شده است.

در علم سیستمها ، منظور از ایستا یعنی اینکه پارامترهای سیستم ( یا متغیرهای حالت ) با گذر زمان تغییر نمیکنند. نمونه یک سیستم ساده را میتوان یک ساعت فرض کرد. برای نمونه تغییر در سرعت چرخش عقربه های ساعت در طول یک دور گردش براثر جاذبه زمین تغییر بسیار ناچیزی دارند و قابل صرف نظر است.

اما تصور کنید یک سیستم پیچیده که رفتار آن براثر جزیی ترین تغییر در هریک از پارامترهایش دچار نوسانهای شدید آنهم به صورت دیفرانسیلی شود.

مثلا آب و هوا و اقلیم یک منطقه جغرافیایی وضعیتی اینگونه دارد. کوچکترین نوسان در یک متغیر آنعم در ارقام چهارم تا ششم اعشار میتواند نتیجه پیش بینی آب و هوا را به کل دگرگون سازد.

موضوع آشوبناکی یا نظریه آشوب نیز همین جا مطرح شد. نخستین بار سیستمهایی مشاهده شدند که اگرچه در قلمرو فیزیک مکانیک کلاسیک بودند، اما رفتار دینامیک و غیر خطی آنها باعث شده بود تا پیش بینی رفتار بلند مدت آنها عملا غیر ممکن گردد.

بعدا ثابت گردید که نه تنها در عمل پیش بینی نا ممکن است بلکه در تئوری نیز سدهایی برای رسیدن به یک پیش بینی دقیق و دراز مدت وجود دارد.

دانشمندی بنام لورنتس مشغول پژوهش روی مدل ریاضی بسیار ساده ای که از آب و هوای زمین بود ، به یک معادله دیفرانسیل غیر قابل حل رسید. 

وی برای حل این معادله به روشهای عددی با رایانه متوسل شد. او برای اینکه بتواند این کار را در روزهای متوالی انجام دهد، نتیجه آخرین خروجی یک روز را به عنوان شرایط اولیه روز بعد وارد می کرد. لورنتس در نهایت مشاهده کرد که نتیجه شبیه سازی های مختلف با شرایط اولیه یکسان با هم کاملا متفاوت است. بررسی خروجی چاپ شده رایانه نشان داده که رویال مک‌بی (Royal McBee)، رایانه‌ای که لورنتس از آن استفاده می کرد، خروجی را تا ۴ رقم اعشار گرد می کند. از آنجایی محاسبات داخل این رایانه با ۶ رقم اعشار صورت می گرفت، از بین رفتن دورقم آخر باعث چنین تاثیری شده بود. مقدار تغییرات در عمل گرد کردن نزدیک به اثر بال زدن یک پروانه است. این واقعیت غیر ممکن بودن پیشبینی آب و هوا در دراز مدت را نشان می دهد.

بدین ترتیب نظریه آشوب مطرح گردید. بال زدن پروانه در پکن منجر به وقوع طوفان در نیویورک می شود! به این رخداد اثر پروانه ای گفته می شود.

آنچه یک سیستم را در طبقه بندی سیستمهای پیچیده قرار میدهد مواردی است از قبیل :

میان رشته ای یا Multy disciplinary بودن.

بزرگ مقیاس یا Larg Scale بودن.

دارابودن تعداد زیاد پارامتر های مداخله گر.

غیر خطی یا None Linear بودن. بویژه زمانی که رفتار دیفرانسیلی باشد. یعنی عامل زمان

(نرخ و سرعت تغییر) در سرنوشت و رفتار سیستم اثر بگذارد.

در چنین حالتی با یکی سیستم پیچیده طرف هستیم. در واقع همه دنیای ما رفتاری اینگونه دارد. حتی یک اتم نیز رفتاری استاتیک و 100% قابل پیش بینی ندارد. نظریه کوانتم و اصل عدم قطعیت با به رسمیت شناختن چنین حقایقی بود که توانستند رفتار اتمی را توضیح دهند.