Είναι περισσότερο γνωστός ως ο ιδρυτής της σύγχρονης θεωρίας του χάους , ενός κλάδου των μαθηματικών που επικεντρώνεται στη συμπεριφορά δυναμικών συστημάτων που είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις αρχικές συνθήκες .
Η ανακάλυψή του για το ντετερμινιστικό χάος «επηρέασε βαθιά ένα ευρύ φάσμα βασικών επιστημών και επέφερε μια από τις πιο δραματικές αλλαγές στην άποψη της ανθρωπότητας για τη φύση από τον Sir Isaac Newton», σύμφωνα με την επιτροπή που του απένειμε το Βραβείο Κιότο για τις βασικές επιστήμες το 1991. τομέα των επιστημών της γης και των πλανητικών επιστημών.
Βιογραφικά στοιχεία
Ο Λόρεντζ γεννήθηκε το 1917 στο Γουέστ Χάρτφορντ του Κονέκτικατ .
Από νωρίς απέκτησε αγάπη για την επιστήμη και από τις δύο πλευρές της οικογένειάς του. Ο πατέρας του, Edward Henry Lorenz (1882-1956), ειδικεύτηκε στη μηχανολογία στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης και ο παππούς του από τη μητέρα του, Lewis M. Norton , ανέπτυξε το πρώτο μάθημα στη χημική μηχανική στο MIT το 1888. Εν τω μεταξύ, η μητέρα του, Η Grace Peloubet Norton (1887-1943), ενστάλαξε στον Lorenz ένα βαθύ ενδιαφέρον για τα παιχνίδια, ιδιαίτερα το σκάκι.
Αργότερα στη ζωή, ο Lorenz έζησε στο Cambridge της Μασαχουσέτης με τη σύζυγό του, Jane Loban, και τα τρία παιδιά τους, Nancy, Cheryl και Edward.
Ήταν άπληστος υπαίθριος, που του άρεσε η πεζοπορία, η αναρρίχηση και το σκι αντοχής. Συνέχισε με αυτές τις επιδιώξεις μέχρι πολύ αργά στη ζωή του. Στις 16 Απριλίου 2008, ο Lorenz πέθανε στο σπίτι του στο Cambridge από καρκίνο σε ηλικία 90 ετών .
Εκπαίδευση
Ο Λόρεντζ έλαβε πτυχίο στα μαθηματικά από το Dartmouth College το 1938 και μεταπτυχιακό στα μαθηματικά από το Χάρβαρντ το 1940. Εργάστηκε ως προγνώστης καιρού για την Πολεμική Αεροπορία των Ηνωμένων Πολιτειών κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου , οδηγώντας τον να συνεχίσει μεταπτυχιακές σπουδές στη μετεωρολογία στο το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης . Απέκτησε μεταπτυχιακό και διδακτορικό δίπλωμα στη μετεωρολογία από το MIT το 1943 και το 1948.
Η διδακτορική του διατριβή, με τίτλο "A Method of Applying the Hydrodynamic and Thermodynamic Equations to Atmospheric Models" και εκπονήθηκε υπό τον σύμβουλο James Murdoch Austin , περιέγραψε μια εφαρμογή ρευστών δυναμικών εξισώσεων στο πρακτικό πρόβλημα της πρόβλεψης της κίνησης των καταιγίδων.
Επιστημονική σταδιοδρομία
Ο Lorenz πέρασε ολόκληρη την επιστημονική του σταδιοδρομία στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης . Το 1948, εντάχθηκε στο Τμήμα Μετεωρολογίας του MIT ως ερευνητής. Το 1955 έγινε επίκουρος καθηγητής στο τμήμα και προήχθη σε καθηγητή το 1962. Από το 1977 έως το 1981, ο Lorenz υπηρέτησε ως επικεφαλής του Τμήματος Μετεωρολογίας στο MIT. Το 1983, το Τμήμα Μετεωρολογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας του MIT συγχωνεύθηκε με το Τμήμα Γεωλογίας για να γίνει το σημερινό Τμήμα Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών Επιστημών του MIT, όπου ο Lorenz παρέμεινε καθηγητής πριν γίνει επίτιμος καθηγητής το 1987.
Ατμοσφαιρική κυκλοφορία
Στα τέλη της δεκαετίας του 1940 και στις αρχές της δεκαετίας του 1950, ο Lorenz εργάστηκε με τον Victor Starr στο Γενικό Πρόγραμμα Κυκλοφορίας στο MIT για να κατανοήσει τον ρόλο που έπαιξε το καιρικό σύστημα στον καθορισμό της ενέργειας της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Από αυτό το έργο, το 1967, ο Lorenz δημοσίευσε ένα έγγραφο ορόσημο, με τίτλο "Η Φύση και η Θεωρία της Γενικής Κυκλοφορίας της Ατμόσφαιρας", σχετικά με την ατμοσφαιρική κυκλοφορία από ενεργειακή προοπτική, η οποία προώθησε την έννοια της διαθέσιμης δυνητικής ενέργειας .
Αριθμητική πρόβλεψη καιρού
Στη δεκαετία του 1950, ο Lorenz ενδιαφέρθηκε και άρχισε να εργάζεται για την αριθμητική πρόβλεψη καιρού , η οποία βασιζόταν σε υπολογιστές για την πρόβλεψη του καιρού επεξεργάζοντας δεδομένα παρατήρησης για πράγματα όπως η θερμοκρασία, η πίεση και ο άνεμος. Αυτό το ενδιαφέρον πυροδότησε, εν μέρει, μετά από μια επίσκεψη στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϋ, όπου συνάντησε την Τζουλ Τσάρνεϊ , τότε επικεφαλής της Ομάδας Μετεωρολογικής Έρευνας της IAS και κορυφαίο δυναμικό μετεωρολόγο εκείνη την εποχή.
(Ο Τσάρνεϊ θα ενταχθεί αργότερα στον Λόρεντζ στο ΜΙΤ το 1957 ως καθηγητής μετεωρολογίας.)
Το 1953, ο Λόρεντζ ανέλαβε την ηγεσία ενός έργου στο ΜΙΤ που έτρεχε περίπλοκες προσομοιώσεις μοντέλων καιρού που χρησιμοποιούσε για την αξιολόγηση τεχνικών στατιστικής πρόβλεψης .
Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, ο Lorenz ήταν δύσπιστος για την καταλληλότητα των γραμμικών στατιστικών μοντέλων στη μετεωρολογία, καθώς τα περισσότερα ατμοσφαιρικά φαινόμενα που εμπλέκονται στην πρόγνωση του καιρού είναι μη γραμμικά .
Ήταν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που ανακάλυψε το ντετερμινιστικό χάος .
Θεωρία του χάους
Το 1961, ο Lorenz χρησιμοποιούσε έναν απλό ψηφιακό υπολογιστή, ένα Royal McBee LGP-30 , για να προσομοιώσει τα καιρικά μοτίβα διαμορφώνοντας 12 μεταβλητές, που αντιπροσωπεύουν πράγματα όπως η θερμοκρασία και η ταχύτητα του ανέμου. Ήθελε να δει ξανά μια σειρά δεδομένων και για να εξοικονομήσει χρόνο ξεκίνησε την προσομοίωση στη μέση της πορείας της. Αυτό το έκανε εισάγοντας μια εκτύπωση των δεδομένων που αντιστοιχούσαν σε συνθήκες στη μέση της αρχικής προσομοίωσης. Προς έκπληξή του, ο καιρός που άρχισε να προβλέπει το μηχάνημα ήταν εντελώς διαφορετικός από τον προηγούμενο υπολογισμό. Ο ένοχος: ένας στρογγυλεμένος δεκαδικός αριθμός στην εκτύπωση του υπολογιστή. Ο υπολογιστής λειτούργησε με ακρίβεια 6 ψηφίων, αλλά η εκτύπωση στρογγυλοποίησε τις μεταβλητές σε έναν 3ψήφιο αριθμό, οπότε μια τιμή όπως το 0,506127 εκτυπώθηκε ως 0,506. Αυτή η διαφορά είναι μικρή, και η συναίνεση εκείνη την εποχή θα ήταν ότι δεν θα έπρεπε να έχει πρακτικό αποτέλεσμα. Ωστόσο, ο Lorenz ανακάλυψε ότι μικρές αλλαγές στις αρχικές συνθήκες προκάλεσαν μεγάλες αλλαγές στα μακροπρόθεσμα αποτελέσματα.
Η ανακάλυψη του Lorenz, που έδωσε το όνομά της στους ελκυστές Lorenz , έδειξε ότι ακόμη και η λεπτομερής ατμοσφαιρική μοντελοποίηση δεν μπορεί, γενικά, να κάνει ακριβείς μακροπρόθεσμες προβλέψεις καιρού. Η εργασία του για το θέμα, με τη βοήθεια της Ellen Fetter , κορυφώθηκε με τη δημοσίευση της εργασίας του "Deterministic Nonperiodic Flow" το 1963 στο Journal of the Atmospheric Sciences , και μαζί με αυτό, το θεμέλιο της θεωρίας του χάους .
Αναφέρει σε αυτό το έγγραφο:
"Δύο καταστάσεις που διαφέρουν κατά ανεπαίσθητα ποσά μπορεί τελικά να εξελιχθούν σε δύο σημαντικά διαφορετικές καταστάσεις... Εάν, τότε, υπάρχει οποιοδήποτε λάθος στην παρατήρηση της παρούσας κατάστασης - και σε οποιοδήποτε πραγματικό σύστημα, τέτοια σφάλματα φαίνονται αναπόφευκτα - μια αποδεκτή πρόβλεψη μιας στιγμιαίας κατάστασης στο μακρινό μέλλον μπορεί κάλλιστα να είναι αδύνατο… Δεδομένης της αναπόφευκτης ανακρίβειας και της ατελείας των καιρικών παρατηρήσεων, η ακριβής πολύ μακροπρόθεσμη πρόβλεψη φαίνεται να είναι ανύπαρκτη».
Η περιγραφή του για το φαινόμενο της πεταλούδας , η ιδέα ότι οι μικρές αλλαγές μπορούν να έχουν μεγάλες συνέπειες, ακολούθησε το 1969.
Στο βιβλίο «The Essence of Chaos», στο κεφάλαιο «Our Chaotic Weather» από το 1993, που συντάχθηκε από τους Edward Lorenz και Krzysztof Haman , οι συγγραφείς εμβαθύνουν στις προκλήσεις της πρόγνωσης του καιρού. Το έργο συζητά τις συνέπειες του χάους στην ατμόσφαιρα και τις επιπτώσεις του στην πρόβλεψη του καιρού. Περιγράφουν ένα σενάριο στο οποίο οι μετεωρολόγοι, στην εποχή των υπολογιστών, δημιουργούν πολλαπλές μακροπρόθεσμες μετεωρολογικές προβλέψεις βασισμένες σε διαφορετικές αλλά παρόμοιες αρχικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Οι διαφορές στα αποτελέσματα πρόβλεψης προκύπτουν λόγω της ευαισθησίας του συστήματος στις αρχικές συνθήκες.
Οι γνώσεις του Lorenz σχετικά με το ντετερμινιστικό χάος είχαν μεγάλη απήχηση ξεκινώντας από τις δεκαετίες του 1970 και του 80, όταν ώθησαν νέα πεδία μελέτης σε σχεδόν κάθε κλάδο της επιστήμης, από τη βιολογία στη γεωλογία και τη φυσική. Στη μετεωρολογία, οδήγησε στο συμπέρασμα ότι μπορεί να είναι θεμελιωδώς αδύνατο να προβλεφθεί ο καιρός πέραν των δύο ή τριών εβδομάδων με εύλογο βαθμό ακρίβειας. Ωστόσο, η αναγνώριση του χάους οδήγησε σε βελτιώσεις στην πρόγνωση του καιρού , καθώς τώρα οι μετεωρολόγοι αναγνωρίζουν ότι οι μετρήσεις είναι ατελείς και έτσι εκτελούν πολλές προσομοιώσεις ξεκινώντας από ελαφρώς διαφορετικές συνθήκες, που ονομάζονται προβλέψεις συνόλου .
Από τη θεμελιώδη σημασία του έργου του Lorenz, ο Kerry Emanuel , ένας εξέχων μετεωρολόγος και επιστήμονας του κλίματος στο MIT, έχει δηλώσει:
«Δείχνοντας ότι ορισμένα ντετερμινιστικά συστήματα έχουν επίσημα όρια προβλεψιμότητας, ο Εντ έβαλε το τελευταίο καρφί στο φέρετρο του Καρτεσιανού σύμπαντος και υποκίνησε αυτό που ορισμένοι αποκαλούσαν τρίτη επιστημονική επανάσταση του 20ου αιώνα, ακολουθώντας τα τακούνια της σχετικότητας και της κβαντικής φυσικής».
Στα τέλη της καριέρας του, ο Lorenz άρχισε να αναγνωρίζεται με διεθνείς διακρίσεις για τη σημασία του έργου του για το ντετερμινιστικό χάος. Το 1983, μαζί με τον συνάδελφό του Henry Stommel , του απονεμήθηκε το βραβείο Crafoord από τη Σουηδική Ακαδημία Επιστημών , που θεωρείται σχεδόν ίσο με ένα βραβείο Νόμπελ .
Του απονεμήθηκε επίσης το Βραβείο Κιότο για τις βασικές επιστήμες στον τομέα των επιστημών της γης και των πλανητικών επιστημών το 1991, το βραβείο Buys Ballot το 2004 και το βραβείο Tomassoni το 2008.
Το 2018, ένα ντοκιμαντέρ μικρού μήκους έγινε για την τεράστια επιστημονική κληρονομιά του Lorenz σε όλα, από το πώς προβλέπουμε τον καιρό μέχρι την κατανόησή μας για το σύμπαν.
Κληρονομιά
Ο Λόρεντζ μνημονεύεται από συναδέλφους και φίλους για την ήρεμη συμπεριφορά, την ευγενική ταπεινοφροσύνη και την αγάπη του για τη φύση. Περιγράφηκε ως «μια ιδιοφυΐα με ψυχή καλλιτέχνη» από τη στενή του φίλη και συνεργάτιδα Jule Charney .
The Lorenz Center
Το 2011, το Lorenz Center, μια δεξαμενή σκέψης για το κλίμα αφιερωμένη στη θεμελιώδη επιστημονική έρευνα, ιδρύθηκε στο MIT προς τιμήν του Lorenz και του πρωτοποριακού έργου του στη θεωρία του χάους και την επιστήμη του κλίματος .
Εορτασμός της εκατονταετηρίδας
Τον Φεβρουάριο του 2018, το Edward Lorenz Center και το Henry Houghton Fund φιλοξένησαν ένα συμπόσιο, με το όνομα MIT για το χάος και το κλίμα, προς τιμήν της 100ής επετείου από τη γέννηση του Lorenz και του Charney .
Η διήμερη εκδήλωση παρουσίασε παρουσιάσεις από παγκοσμίου φήμης εμπειρογνώμονες σχετικά με τις πολλές επιστημονικές συνεισφορές που έκαναν οι δύο πρωτοπόροι στους τομείς της αριθμητικής πρόβλεψης καιρού , της φυσικής ωκεανογραφίας , της ατμοσφαιρικής δυναμικής και της πειραματικής δυναμικής ρευστών , καθώς και της προσωπικής κληρονομιάς άφησαν πίσω τους ακεραιότητα, αισιοδοξία και συνεργασία. Ένα βίντεο που δημιουργήθηκε για την εκδήλωση υπογραμμίζει το ανεξίτηλο σημάδι που άφησαν οι Charney και Lorenz στο MIT και στον τομέα της μετεωρολογίας συνολικά.
0 Σχόλια