나비효과란 무엇인가?

나비효과란 초기 조건(initial conditions)에의 민감한 의존성(依存性), 즉 미미한 초기조건의 차이가 추후에 예상하지 못한 엄청난 결과의 차이를 초래하는 현상을 나비효과라 합니다. 

예를 들면 서울에서 나비가 날개를 펄리이면 어떤 순환적 인과관계를 거쳐 한 달 뒤에 뉴욕에서는 폭풍우(暴風雨)가 몰아칠지도 모른다는 것입니다. 

나비효과는 한 시스템의 상태변수의 변화가 단순한 비례관계로 결과지어지지 않는 "비선형의 과학"인 카오스 이론(chaos theory)에서 초기값의 작은 차이가 시간의 경과에 따라 크게 확대됨을 설명하는 이론입니다.

이러한 현상은 1961년 미국 MIT 대학교의 기상학자 에드워드 로렌츠(Edward Lorenz) 박사가 발견했는데, 그는 "아마존 정글에 있는 나비의 날개 짓이 미국 텍사스주의 폭풍에 영향을 줄 수 있다"고 말해 나비효과라는 이름을 얻게 되었습니다. 

로렌츠는 간단한 기상학적 모델을 통해 오늘날 우리가 "초기 조건에의 민감성"이라고 부르는 현상을 발견하였다. 그는 기온과 기압, 기압과 풍속간의 관계를 나타내는 12개의 방정식을 이용하여 기상예측에 관한 컴퓨터 모델링을 시도하였습니다. 

처음 그는 날씨가 반복 되리라고, 즉 기압의 상승과 하강이 반복되어 익숙한 형태를 나타낼 것을 기대하였습니다. 그러나 그는 작은 오차가 큰 변화를 초래함을 발견하였습니다.

즉 최초 시뮬레이션에서는 어떤 값에 0.50612701 입력되있고, 두 번째 시뮬레이션에서는 0.506 이 입력되었는데 그 결과는 크게 달라졌습니다. 

초기조건의 근소한 차이(여기서는 0.000127)는 거기에 비례하는 정도의 근소한 변동밖에 일으키지 않을 것이라는 상식을 벗어난 일이 발생한 것입니다. 

여기에서 그는 장기 기상예측이 블가능하다고 생각하였습니다. 즉 비주기적 형태를 보이는 어떤 물리계(physical system)도 예측할 수 없다는 것을 깨달았습니다. 실제로 지구기상의 그 변화무쌍한 다양성은 나비효과가 아니고서는 설명할 수가 없다고 합니다.

[참조 : 애터미 문화의 정립과 창달(V)  p224-225]