Om du trodde att fjärilseffekten bara var en hemsk film från 2004 med Ashton Kutcher och Amy Smart i huvudrollerna, tänk om. Filmen var bara en ny version av ett mycket äldre koncept.

Fjärilseffekten är tanken att små, till synes triviala händelser i slutändan kan resultera i något med mycket större konsekvenser – med andra ord, de har icke-linjära effekter på mycket komplexa system. Till exempel, när en fjäril slår med vingarna i Indien, kan den lilla förändringen i lufttrycket så småningom orsaka en tornado i Iowa.

I den tidigare nämnda filmen hittar Kutchers karaktär ett sätt att resa tillbaka i tiden till sin barndom. Varje gång han gör den här resan gör han små saker annorlunda – men de små förändringarna får stora (och skrämmande) effekter på hans vuxna liv.

Termen "fjärilseffekt" myntades på 1960-talet av Edward Lorenz, en meteorologiprofessor vid Massachusetts Institute of Technology, som studerade vädermönster. Han tog fram en modell som visar att om du jämför två startpunkter som indikerar aktuellt väder som är nära varandra, kommer de snart att glida isär – och senare kan det ena området sluta med kraftiga stormar, medan det andra är lugnt.

Vid den tiden trodde väderstatistiker att man borde kunna förutsäga framtida väder baserat på att titta på historiska rekord för att se vad som hade hänt när förhållandena var desamma som nu. Lorenz var skeptisk. Han körde ett datorprogram för att testa olika vädersimuleringar och han upptäckte att avrundningen av en variabel från .506127 till .506 dramatiskt förändrade de två månaderna med väderförutsägelser i hans simulering.

Hans poäng var att långväga väderprognoser var praktiskt taget omöjliga, till stor del eftersom människor inte har förmågan att mäta naturens otroliga komplexitet. Det finns helt enkelt för många småvariabler som kan fungera som pivotpunkter, vilket leder till mycket större konsekvenser.

Som vetenskapsjournalisten Peter Dizikes skrev i Boston Globe:

"De "otaliga" sammankopplingarna av naturen, noterade Lorenz, betyder att en fjärils klaff kan orsaka en tornado - eller, för allt vi vet, kan förhindra en. På samma sätt, skulle vi göra ens en liten förändring av naturen, "kommer vi aldrig att veta vad skulle ha hänt om vi inte hade stört det, eftersom efterföljande förändringar är för komplicerade och intrasslade för att återställa ett tidigare tillstånd."

Så medan folk ofta tror att fjärilseffekten betyder att små förändringar kan få stora konsekvenser (och vi kan spåra denna utveckling för att se vilken förändring som orsakade vad), försökte Lorenz säga att vi inte kan spåra dessa ändringar. Vi vet inte riktigt vad som skulle få ett vädermönster att gå åt ett håll över ett annat.

Lorenz kallade detta "känsligt beroende av initiala förhållanden" när han presenterade sitt arbete för allmänheten i en artikel från 1963 med titeln "Deterministic Nonperiodic Flow". (Termen "fjärilseffekt" myntade han i senare tal om ämnet.) Uppsatsen citerades sällan av andra forskare – åtminstone först.

Fjärilseffekten och kaosteorin

Senare insåg andra forskare vikten av Lorenz upptäckt. Hans insikter lade grunden för en gren av matematiken känd som kaosteori, idén om att försöka förutsäga beteendet hos system som till sin natur är oförutsägbara.

Du kan se instanser av fjärilseffekten varje dag. Vädret är bara ett exempel. Klimatförändringar är en annan. För, som det visar sig, påverkar värmande klimat – lämpligt nog – arter av alpina fjärilar i Nordamerika.

"Klimatförändringar förväntas ha vissa stora effekter, som för varmt för vissa arter eller för torrt för andra, men det finns en nästan oändlig mängd mindre, indirekta effekter som också kommer att inträffa", mejlar Alessandro Filazzola, en samhällsekolog och dataforskare och postdoktor vid University of Alberta.

"I vår forskning tittade vi på en av de indirekta effekterna och såg hur framtida klimat långsamt kommer att orsaka obalans i rumslig placering av en fjäril och dess värdväxt. Som en larv livnär sig denna fjäril bara på den här typen av växtarter, så eventuell oöverensstämmelse inom räckvidd kommer att orsaka en nedgång i fjärilen."

Han tillägger att om vi skulle pausa ett ögonblick och tänka på alla andra arter i ett näringsnät, finns det plötsligt potentialen för många arter att drabbas – inte bara en liten fjäril. Det är fjärilseffekten i aktion, i stor skala.

"Till exempel djuren som livnär sig på den fjärilen och djuren som livnär sig på dessa djur, eller vad sägs om andra insektsarter tillsammans, eller till och med andra fjärilar? Vårt projekt var ganska kontrollerat eftersom vår fjärilsart bara äter en typ av växt. , men logiken bibehålls när man tänker på hela ekosystemet (bara svårare att mäta)."

När vi börjar fundera på hur en liten förändring snabbt kan resultera i många oavsiktliga konsekvenser, finns det naturligtvis anledning till oro.

Till exempel kan en begränsning av byggandet av vattenkraftsdammar minska vissa typer av miljöskador. Men när vi eliminerar denna potentiella källa till ren energi tenderar vi att falla tillbaka på fossila bränslen som påskyndar den globala uppvärmningen. Biobränslesubventioner, som är avsedda att minska vårt beroende av fossila bränslen, har ökat regnskogsförstörelsen, sötvattensavfall och matprishöjningar som har påverkat de fattigaste delarna av den mänskliga befolkningen.

Hur kan vi då göra mycket av vad som helst i våra liv utan rädsla för att orsaka skada? Filazzola återvänder till fjärilarna som ett exempel.

"Bättre förståelse för indirekta effekter är förmodligen ett av de viktigaste stegen för att försöka mildra dessa effekter. Enklare men att bara hålla naturen så nära sitt ursprungliga tillstånd är verkligen det viktigaste", säger han. "Ekosystem är oerhört komplexa, och förlusten av en enskild art kanske inte har en uppfattad effekt, men det kan ha kaskadeffekter på hela systemet." Att till exempel återinföra vargen i Yellowstone Park ökade bäverpopulationerna, ökade antalet pil- och aspväxter och gav mat åt fåglar, prärievargar och björnar, bland andra fördelar.

Sedan överväger vi hur fjärilseffekten kan spela in i våra individuella liv. Med nästan 8 miljarder människor på planeten, kan bara en person göra förändringar som ekar runt jorden?

Filazzola säger att han undrar över de indirekta effekterna av hans personliga handlingar.

"Varorna jag köper, människorna jag interagerar med, de saker jag säger, tror jag var och en kan ha sina kaskadeffekter som krusar genom samhället", säger han. "Därför är det viktigt att försöka vara en bra person, att skapa ett positivt inflytande. En sak jag också tänker på är hur dessa indirekta effekter ofta inte är så små och borttagna som jag tror att många skulle tro."

Nu är det intressant

NASA utnyttjar fjärilseffekten för att styra rymdfarkoster. International Cometary Explorer lanserades 1978 och blev den första rymdfarkosten att fånga upp en komet, som passerade genom svansen på kometen Giacobini-Zinner och samlade in värdefull data. De utnyttjade kaotiska system och beräknade att bara en liten bit bränsle, som användes vid ett exakt ögonblick, skulle zippa båten i hög hastighet till rätt plats vid rätt tidpunkt – och det fungerade perfekt.