Psychology 版 (精华区)

发信人: Psychology (心理学纵横), 信区: Psychology
标  题: 蝴蝶效应与混沌学
发信站: 哈工大紫丁香 (2004年04月25日22:56:55 星期天), 站内信件

1960年，美国麻省理工学院教授洛伦兹研究“长期天气预报”问题时，在计算机上用一组
简化模型模拟天气的演变。他原本的意图是利用计算机的高速运算来提高技期天气预报的
准确性。但是，事与愿违，多次计算表明，初始条件的极微小差异，均会导致计算结果的
很大不同。

　　由于气候变化是十分复杂的，所以在预测天气时，输入的初始条件不可能包含所有的
影响因素（通常的简化方法是忽略次要因素，保留主要因素），而那些被忽略的次要因素
却可能对预报结果产生重大影响，导致错误的结论。由此，洛伦兹认定，尽管拥有高速计
算机和精确的测量数据（温度、风速、气压等），也难以获得准确的长期天气预报。

　　洛伦兹用一种形象的比喻来表达他的这个发现：一只小小的蝴蝶在巴西上空煽动翅膀
，可能在一个月后的美国得克萨斯州会引起一场风暴。这就是混沌学中著名的“蝴蝶效应
”，也是最早发现的混沌现象之一。

　　什么是混沌呢？它的原意是指无序和混乱的状态（混沌译自英文Chaos）。这些表面上
看起来无规律、不可预测的现象，实际上有它自己的规律，混沌学的任务就是寻求混沌现
象的规律，加以处理和应用。60年代混沌学的研究热悄然兴起，渗透到物理学、化学、生
物学、生态学、力学、气象学、经济学、社会学等诸多领域，成为一门新兴学科。

　　美国麻省理工学院的天文学家和计算机专家指出，太阳系是不可预测的，在任一时刻
，我们根本无法推算出有关行星的速度及准确位置，根据经典力学计算出的结果是不可信
的。这与洛伦兹关于准确的长期天气预报是不可能的结论一致。其他像太阳黑子的增减、
传染病的发病规律、精神病的发病机理、脑电波和心率的变异、湍流、股票行情的变化、
汇率的波动，以及许多化学反应和化学过程、都存在着混沌现象。天体物理学家试图用混
沌学探索宇宙起源，医学家也欲用混沌学研究心脏运动的规律，经济学家试图用混地学来
预测股市行情，社会学家则试验用它去认识和评价政治危机。一些未知的复杂过程和现象
，都能从混沌学那里找到答案吗？这正是混沌学具有诱人魅力之处。

　　目前，科学家给混沌下的定义是：混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则
运动，一个确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定性一不可重复、不可预测，这
就是混沌现象。进一步研究表明，混沌是非线性动力系统的固有特性，是非线性系统普遍
存在的现象。牛顿确定性理论能够充美处理的多为线性系统，而线性系统大多是由非线性
系统简化来的。因此，在现实生活和实际工程技术问题中，混沌是无处不在的。

　　混沌的发现和混沌学的建立，同相对论和量子论一样，是对牛顿确定性经典理论的重
大突破，为人类观察物质世界打开了一个新的窗口。所以，许多科学家认为，20世纪物理
学永放光芒的三件事是：相对论、量子论和混沌学的创立。
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你认为真实的就是自己的现实。（罗伯特·T·清崎）

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