2.3.11. S onu stranu kaosa

 

    Postavlja se pitanje, što se događa za r>4? Ako površno pogledamo računalnu simulaciju, nakon te granice kontrolnog parametra, vrijednosti biježe van granica intervala [0,1], i dalje u beskonačnost (dokazano je matematički da ako vrijednost izađe iz tog jediničnog intervala, više se nikada ne vraća). Biološki gledano, to je nezamislivo – beskonačan rast, preko svakih granica i maksimuma, nije još do sada zabilježen. Čak i s računalnog stanovišta, neoprezno računanje s kontrolnim parametrom većim od 4 dovodi do sloma sustava (doslovice). Međutim, čak i u tom području, naizgled kaotičnijem i od kaosa, postoje zanimljivosti. Naime, to područje nije ni u periodičnom, ni u kaotičnom režimu, već u tzv. hiperboličkom režimu [5], u kojem postoji, mogli bi reći, beskonačno mnogo kaotičnih odbijajućih vrijednosti (za razliku od beskonačno mnogo atraktora u kaotičnom režimu). Hiperbolički režim se definira kao onaj u kojem postoji hiperbolički skup, koji opet može biti atraktorski ili odbijajući. Slično kao i definicija stabilnosti fiksne/periodičke vrijednosti, tako i definicija hiperboličkog skupa glasi: (Def. 3) Za preslikavanje f: R→R, skup Γje element odR je odbijajući (tj. atraktorski) hiperbolički skup za f ako je zatvoren, omeđen i invarijantan (to znači da je rezultat bilo koje iteracije nad bilo kojim elementom skupa također element skupa), ako postoji određeni N>0, tako da vrijedi |(fn)'(x)|>1 (za odbijajući, odnosno |(fn)'(x)|<1 za atraktorski skup, sukladno definiciji o stabilnosti vrijednosti), za svaki n≥N , i svaki xelement odΓ. Ova komplicirana definicija govori da nijedna vrijednost skupa nema derivaciju jednaku 1, tj. nijedna nije neutralna vrijednost. Kako vidimo, i obični skup atraktora perioda 2n je hiperbolički skup, ali on ima u hiperboličkom režimu daleko čudnija svojstva. Naime, u tom režimu postoje dva skupa točaka, jedan atraktorski, drugi odbijajući, pa iako nam ovaj odbijajući djeluje veći, oba dva imaju beskonačan broj elemenata. Vrijednost se na neki način mora “odlučiti” kojem od ova dva skupa pripada, s tim da neke vrijednosti odluče brže, a neke sporije. U ovom režimu, još više nego u kaotičnom režimu, ponašanje sustava ovisi o početnim uvjetima. Iako zvuči komplicirano, izgleda otprilike ovako: neke početne vrijednosti ne “preživljavaju” ni prvu iteraciju, što znaći da izlaze iz intervala [0,1], i teže ka beskonačnosti. Ovo nije teško objasniti, dovoljno je promotriti graf funkcije f(x)=rx(1-x) za r>4 (Sl. 13a), pa da bude očito da su sve vrijednosti u intervalu x0=[1/3,2/3] prešle granicu nakon koje nema povratka. Sl. 13b prikazuje graf druge iteracije za r>4, i tu je uočljivo da je srednja trećina ispod nule, a još dva intervala su otkinuta od početnog. Kako je funkcija n-te iteracije 2n-tog reda, tako siječe pravac f(x)=1 u 2n točaka, odnosno “prebacuje” vrijednosti iz ukupno 2n-1 intervala “preko granice”.


                

Sl. 13a - r=4.5                                                            Sl. 13b - r=4.5


    Međutim, unatoč tom konstantnom smanjivanju atraktorskog hiperboličnog skupa, svejedno u njemu i nakon proizvoljno velikog broja iteracija ostaje beskonačno mnogo točaka koje još nisu prešle granicu. Te početne vrijednosti koje preživljavaju, tvore nepovezan, isprekidan skup, jednom riječju fraktalan skup, koji je još odavno poznat kao Cantorov skup (ili Cantorova prašina).






Prethodno poglavlje          Povratak na sadržaj          Slijedeće poglavlje

Povratak na početnu stranicu          Kontakt autora