有趣的“蝴蝶效應(yīng)”是怎么回事？

　　1917年5月23日，混沌理論之父、蝴蝶效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者洛倫茨出生了。今天，我們就來談?wù)?，有趣的蝴蝶效?yīng)是怎么回事!下面是小編整理的關(guān)于到底什么是蝴蝶效應(yīng)，歡迎閱讀參考。

　　“混沌”學(xué)科興起于20世紀(jì)六七十年代，直到今天依然熱門。1987年，美國作家格萊克寫了一本榮獲普利策獎的熱門圖書，叫作《混沌：開創(chuàng)新科學(xué)》。這本風(fēng)靡一時的科普圖書的開篇第一章叫作“蝴蝶效應(yīng)”。所謂“蝴蝶效應(yīng)”，是對混沌理論中一個重要特征的通俗表述，即認(rèn)為巴西的一只蝴蝶拍動翅膀，就有可能在美國得克薩斯州引發(fā)一場颶風(fēng)。

　　洛倫茨

　　現(xiàn)在已被公認(rèn)的“蝴蝶效應(yīng)”這一命名其實源于一場誤會，一般認(rèn)為是混沌理論的早期研究者、美國氣象學(xué)家洛倫茨提出的。洛倫茨本人無論在論文還是研究報告中都沒有率先使用過這一術(shù)語。他倒是曾經(jīng)用海鷗來作過比喻?！昂钡牡菆瞿耸?972年他參加一次會議時發(fā)生的小意外。那一次，他沒有及時提供自己報告的標(biāo)題，會議主持者就替他擬了一個：“巴西的蝴蝶拍動翅膀會引發(fā)得克薩斯州的颶風(fēng)嗎?”加上洛倫茨的研究結(jié)果中有一條曲線看上去也非常像一只張開翅膀的蝴蝶圖形，從此小小的蝴蝶成為混沌理論的“形象代言”。

　　洛倫茨吸引子

　　世界上真的會有一只蝴蝶拍動翅膀，就有可能在萬里之外引發(fā)颶風(fēng)的事情嗎?按照混沌理論，答案是肯定的。事實上，這只不過是一個很久以來就被人們注意到的現(xiàn)象：細(xì)微因素有時會產(chǎn)生巨大影響。成語中的“差之毫厘，謬之千里”“牽一發(fā)而動全身”等，都在一定程度上體現(xiàn)了這種現(xiàn)象，只不過以往沒有人把它上升到理論高度，也沒有人為它構(gòu)筑理論模型。從19世紀(jì)末開始，陸續(xù)有科學(xué)家注意到了一些非線性的復(fù)雜體系中，會出現(xiàn)體系狀態(tài)隨時間的演化極端敏感地依賴于初始條件的現(xiàn)象。也就是說，初始條件哪怕有極細(xì)微的變化(蝴蝶拍動翅膀)，在經(jīng)過一段時間之后，也有可能會演變成極巨大的差異(颶風(fēng))。這種現(xiàn)象正是“蝴蝶效應(yīng)”。

　　蝴蝶效應(yīng)其實并不源于蝴蝶

　　“蝴蝶效應(yīng)”的存在對一些科學(xué)家來說，是一件很棘手的事情。因為長期以來，科學(xué)一直因能對自然現(xiàn)象作出精密的預(yù)言而享有崇高聲譽。以天文學(xué)為例，他們能夠?qū)θ帐澈驮率车陌l(fā)生時間做出精確的預(yù)測，也能對幾十億千米之外的行星運動做出很精密的推算。這些預(yù)測的建立都離不開初始條件，即體系在某個時刻的狀態(tài)，而對初始條件的觀測總是會存在誤差的。以往，科學(xué)家認(rèn)為只要初始條件的誤差很小，預(yù)測就可以做得很精確。而蝴蝶效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)在很大程度上顛覆了這個印象。在有蝴蝶效應(yīng)的體系中，像天文學(xué)家習(xí)以為常的那種精密預(yù)測將變得不再可能。混沌理論中的“混沌”兩字就在一定程度上體現(xiàn)了人們對這種無法做出精密預(yù)測的新局面的困惑。

　　不過，混沌理論并非只是一個顛覆性的理論，也不是一團“混沌”。它在最近幾十年里能夠吸引大量的關(guān)注，是因為它在顛覆某些傳統(tǒng)理念的同時，引進了一系列重要的概念，并開創(chuàng)了分析復(fù)雜現(xiàn)象的新手段，它還帶給人們一個很重要的啟示，那就是從表面上看起來并不復(fù)雜的很多規(guī)律，有可能蘊含著高度復(fù)雜的內(nèi)涵。這對于我們理解周圍這個本質(zhì)上是復(fù)雜體系的自然界很有幫助。