Hiệu ứng cánh bướm (tiếng Anh: Butterfly effect) là một cụm từ dùng để mô tả khái niệm trong lý thuyết hỗn loạn về độ nhạy cảm của hệ đối với điều kiện gốc (sensitivity on initial conditions).
Vốn được sử dụng ban đầu như một khái niệm khoa học đơn thuần, hiệu ứng cánh bướm sau đó đã được nhắc đến nhiều lần trong văn hóa đương đại, đặc biệt là trong các tác phẩm có đề cập tới quan hệ nhân quả hoặc nghịch lý thời gian.
Lý thuyết
Năm 1972, nhà khí tượng học và chuyên gia về lý thuyết hỗn loạn Edward Norton Lorenz đã giới thiệu trước Hiệp hội phát triển khoa học Hoa Kỳ (American Association for the Advancement of Science) một bài nói chuyện có tựa đề Predictability: Does the Flap of a Butterfly's Wings in Brazil Set off a Tornado in Texas? (Tính dự đoán được: Liệu con bướm đập cách ở Brasil có thể gây ra cơn lốc ở Texas?).[1] Trước đó vào năm 1961, trong khi mô phỏng một dự đoán về thời tiết trên máy tính, Lorenz đã lỡ nhập số liệu là số thập phân 0,506 thay vì 0,506127 như dự định, và do đó đã thu được kết quả dự đoán thời tiết hoàn toàn khác biệt so với tính toán ban đầu.[2] Từ kết quả này Lorenz đã đề cập tới sự ràng buộc chặt chẽ của hệ vật lý đối với các điều kiện ban đầu trong bài nói chuyện. Theo đó một cái đập cánh của con bướm nhỏ bé có thể gây ra sự thay đổi (dù rất nhỏ) trong điều kiện gốc của hệ vật lý, dẫn đến kết quả là những thay đổi lớn về thời tiết như cơn lốc tại một địa điểm cách nơi con bướm đập cách hàng vạn km. Cũng theo Lorenz thì tỉ lệ động năng giữa một cái đập cánh của con bướm với toàn bộ cơn lốc là quá nhỏ, vì thế con bướm chỉ có vai trò không đáng kể trong những tính toán lý thuyết hỗn loạn cho hệ vật lý, nói cách khác thì nếu một cái đập cánh của con bướm có thể gây ra cơn lốc, thì một cái đập cánh khác cũng có thể dập tắt nó, và bên cạnh cái đập cánh của con bướm thì còn có vô vàn hoạt động khác có động năng đáng kể hơn rất nhiều có thể ảnh hưởng tới thời tiết.[3]
Minh họa
Hiệu ứng cánh bướm trong Hệ hấp dẫn Lorenz
thời gian 0 ≤ t ≤ 30 (hình lớn)
trục z (hình lớn)
Hai đồ thị minh họa sự phát triển ba chiều của hai quỹ đạo (một màu xanh và một màu vàng) trong cùng một khoảng thời gian trong Hệ hấp dẫn Lorenz với hai điểm gốc quỹ đạo chỉ sai khác 10-5 trên trục tọa độ x. Ban đầu hai quỹ đạo dường như gần giống nhau, thể hiện ở sự khác nhau nhỏ của tọa độ z trên hai đường xanh và vàng. Tuy nhiên ở điểm cuối (t=30), hai quỹ đạo đã khác nhau hoàn toàn.