Che cos’è la Teoria del Caos

La teoria del caos è una branca della fisica che descrive l’evoluzione dei processi da cui dipendono le condizioni iniziali. Alcuni processi, che ad un primo sguardo sembrano essere casuali, possono infatti essere basati sui modelli e sulle interdipendenze sottostanti.

Il classico esempio di un “sistema caotico” è l’ ‘effetto farfalla’, evidenziato per primo da un matematico e meteorologo Edward Lorenz. Lorenz immaginava l’apparente caos di un tornado dipendere da una farfalla che sbatteva le ali diverse settimane prima della tempesta.

Ciò può accadere anche se questi sistemi sono deterministici , nel senso che il loro comportamento futuro segue un’evoluzione unica ed è completamente determinato dalle loro condizioni iniziali, senza elementi casuali coinvolti.  In altre parole, la natura deterministica di questi sistemi non li rende prevedibili. Questo comportamento è noto come caos deterministico, o semplicemente caos

I quasi trascurabili cambiamenti nelle condizioni iniziali possono avere effetti drammatici ed effetti imprevedibili sull’evoluzione di un sistema caotico.
Ci sono diverse aree dell’astronomia che traggono vantaggio dalla comprensione della teoria del caos. Quella piú ovvia è l’interazione gravitazionale dei corpi celesti.

Un tale sistema è caotico, e un piccolo errore nelle posizioni e nelle velocità dei corpi celesti oppure l’introduzione di piccole perturbazioni, fa sì che il sistema è imprevedibile a lungo termine.

Applicazioni della teoria del caos

Il tempo e il clima sulla Terra sono buoni esempi di sistemi caotici. Anche la Grande Macchia Rossa di Giove, la più grande tempesta del nostro sistema solare osservata continuamente per circa 200 anni, è un sistema caotico.

Anche se gli scienziati hanno una buona conoscenza di fluidodinamica e conoscono le forze che derivano da un massiccio sistema temporalesco, la sua formazione ed evoluzione non può essere prevista da questi principi.

Sebbene la teoria del caos sia nata dall’osservazione dei modelli meteorologici, è diventata applicabile a una varietà di altre situazioni. Alcune aree che oggi beneficiano della teoria del caos sono geologia , matematica , biologia , informatica , economia , ingegneria , finanza , filosofia , antropologia , fisica , politica , robotica .

La teoria del caos è stata utilizzata per molti anni in crittografia . Negli ultimi decenni, il caos e le dinamiche non lineari sono state utilizzate nella progettazione di centinaia di primitive crittografiche . Questi algoritmi includono algoritmi di crittografia delle immagini , funzioni hash , generatori di numeri pseudo-casuali sicuri , cifrari a flusso , watermarking e steganografia .

La maggior parte di questi algoritmi si basa su mappe caotiche unimodali e gran parte di questi algoritmi utilizza come chiavi i parametri di controllo e la condizione iniziale delle mappe caotiche.

Da una prospettiva più ampia, senza perdita di generalità, le somiglianze tra le mappe caotiche ei sistemi crittografici sono la motivazione principale per la progettazione di algoritmi crittografici basati sul caos. Un tipo di crittografia, chiave segreta o chiave simmetrica , si basa sulla diffusione e sulla confusione , che è ben modellata dalla teoria del caos.

Un altro tipo di calcolo, il calcolo del DNA , se abbinato alla teoria del caos, offre un modo per crittografare immagini e altre informazioni. È stato dimostrato che molti degli algoritmi crittografici DNA-Chaos non sono sicuri o si suggerisce che la tecnica applicata non sia efficiente

La maggior parte dei processi in corso nell’Universo sono essenzialmente caotici. L’accelerazione della carica delle particelle, la creazione dei raggi cosmici, la struttura di campi magnetici, le reazioni nucleari all’interno delle stelle, le reazioni chimiche nello spazio interstellare e molti altri fenomeni, sono tutti criticamente dipendenti dalle condizioni iniziali.

In definitiva, sarebbe giusto dire che l’Universo stesso è caotico e quindi imprevedibile.

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