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蝴蝶效應(yīng)是什么意思(蝴蝶效應(yīng)是什么意思)
一只蝴蝶輕輕扇動翅膀,一個月后居然會引起一場龍卷風(fēng)。美國氣象學(xué)家洛倫茲在一次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),蝴蝶振動翅膀,會引來一系列的連鎖反應(yīng),從而引發(fā)龍卷風(fēng)。這種聽起來不可能發(fā)生的現(xiàn)象,被稱之為"蝴蝶效應(yīng)",究竟蝴蝶效應(yīng)是什么意思呢?什么是蝴蝶效應(yīng)?
蝴蝶效應(yīng)是什么意思
上個世紀(jì)70年代,美國的氣象學(xué)家洛倫茲在解釋空氣系統(tǒng)理論時說,亞馬遜雨林一只蝴蝶翅膀偶爾振動,也許兩周后就會引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)。起初,人們并不相信一只小小的蝴蝶會引起如此大的連鎖反應(yīng)。
而洛倫茲卻在他的分析中指出蝴蝶扇動翅膀的運(yùn)動,導(dǎo)致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變化,并產(chǎn)生微弱的氣流,而微弱的氣流的產(chǎn)生又會引起四周空氣或其他系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化,由此引起一個連鎖反應(yīng),最終導(dǎo)致其他系統(tǒng)的極大變化。他稱之為混沌學(xué)。也就是說一只蝴蝶在亞馬孫扇動翅膀,其所產(chǎn)生的連鎖反應(yīng),真的有可能引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)。
因此,蝴蝶效應(yīng)是指在一個動力系統(tǒng)中,初始條件下微小的變化能帶動整個系統(tǒng)的長期的巨大的連鎖反應(yīng)。這是一種混沌現(xiàn)象。任何事物發(fā)展均存在定數(shù)與變數(shù),事物在發(fā)展過程中其發(fā)展軌跡有規(guī)律可循,同時也存在不可測的“變數(shù)”,一個微小的變化能影響事物的發(fā)展,說明事物的發(fā)展具有復(fù)雜性。
蝴蝶效應(yīng)的由來
1961年冬季的一天,洛侖茲在皇家麥克比型計(jì)算機(jī)上進(jìn)行關(guān)于天氣預(yù)報的計(jì)算。為了預(yù)報天氣,他用計(jì)算機(jī)求解仿真地球大氣的13個方程式。為了考察一個很長的序列,他走了一條捷徑,沒有令計(jì)算機(jī)從頭運(yùn)行,而是從中途開始。他把上次的輸出直接打入作為計(jì)算的初值,然后他穿過大廳下樓,去喝咖啡。一小時后,他回來時發(fā)生了出乎意料的事,他發(fā)現(xiàn)天氣變化同上一次的模式迅速偏離,在短時間內(nèi),相似性完全消失了。進(jìn)一步的計(jì)算表明,輸入的細(xì)微差異可能很快成為輸出的巨大差別。計(jì)算機(jī)沒有毛病。
于是,洛倫茲認(rèn)定,他發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象:“對初始值的極端不穩(wěn)定性”,即:“混沌”,又稱“蝴蝶效應(yīng)”,一只巴西蝴蝶拍拍翅膀,將使美洲幾個月后出現(xiàn)比狂風(fēng)還厲害的龍卷風(fēng)!這個發(fā)現(xiàn)非同小可,以致科學(xué)家都不理解,幾家科學(xué)雜志也都拒登他的文章,認(rèn)為“違背常理”:相近的初值代入確定的方程,結(jié)果也應(yīng)相近才對,怎么能大大遠(yuǎn)離呢!
洛倫茲發(fā)現(xiàn),由于誤差會以指數(shù)形式增長,在這種情況下,一個微小的誤差隨著不斷推移造成了巨大的后果。后來,洛倫茲在一次演講中提出了這一問題。他認(rèn)為,在大氣運(yùn)動過程中,即使各種誤差和不確定性很小,也有可能在過程中將結(jié)果積累起來,經(jīng)過逐級放大,形成巨大的大氣運(yùn)動。
于是,洛倫茲認(rèn)定,他發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象:事物發(fā)展的結(jié)果,對初始條件具有極為敏感的依賴性。他于是認(rèn)定這為:“對初始值的極端不穩(wěn)定性”,即:“混沌”,又稱“蝴蝶效應(yīng)”。
蝴蝶效應(yīng)的理論含義
一只小小的蝴蝶扇動翅膀而擾動了空氣,長時間后可能導(dǎo)致遙遠(yuǎn)的彼地發(fā)生一場暴風(fēng)雨,以此比喻長時期大范圍天氣預(yù)報往往因一點(diǎn)點(diǎn)微小的因素造成難以預(yù)測的嚴(yán)重后果。微小的偏差是難以避免的,從而使長期天氣預(yù)報具有不可預(yù)測性或不準(zhǔn)確性。長時期大范圍天氣預(yù)報是對于地球大氣這個復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行觀測計(jì)算與分析判斷,它受到地球大氣溫度、濕度、壓強(qiáng)諸多隨時隨地變化的因素的影響與制約,可想其綜合效果的預(yù)測是難以精確無誤的、蝴蝶效應(yīng)是在所必然的.我們?nèi)祟愌芯康膶ο筮€涉及到其他復(fù)雜系統(tǒng),其內(nèi)部也是諸多因素交相制約錯綜復(fù)雜,其“相應(yīng)的蝴蝶效應(yīng)”也是在所必然的。
而一只小小蝴蝶而產(chǎn)生的蝴蝶效應(yīng),更是被用于廣泛的生活理論中,廣義的蝴蝶效應(yīng)已不限于當(dāng)初洛侖茲的蝴蝶效應(yīng)僅對天氣預(yù)報而言,而是一切復(fù)雜系統(tǒng)對初值極為敏感性的代名詞或同義語,其含義是:對于一切復(fù)雜系統(tǒng),在一定的“閾值條件”下,其長時期大范圍的未來行為,對初始條件數(shù)值的微小變動或偏差極為敏感,即初值稍有變動或偏差,將導(dǎo)致未來前景的巨大差異,這往往是難以預(yù)測的或者說帶有一定的隨機(jī)。
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