20世纪60年代初,气象学家爱德华·洛伦兹(EdwardLorenz,麻省理工学院教授,混沌学开创人之一)利用计算机进行“数值天气预报”的试验。他发觉,只要输入的资料存在微小的差异,计算的结果就会出现极大分别,“差之毫厘,谬以千里”正是形容这种情况。

上世纪70年代,美国麻省理工学院教授、气象学家、混沌学开创者爱德华·洛伦兹,在美国科学发展学会上,发表了一篇题为《蝴蝶效应》的论文。

1979年12月,洛伦兹在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀,有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风。他的演讲和结论给人们留下了极其深刻的印象。从此以后,所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走,名声远扬了。
  “蝴蝶效应”之所以令人着迷、令人激动、发人深省,不但在于其大胆的想象力和迷人的美学色彩,更在于其深刻的科学内涵和内在的哲学魅力。
推荐个正规赌博app十大博彩官网 ,  从科学的角度来看,“蝴蝶效应”反映了混沌运动的一个重要特征:系统的长期行为对初始条件的敏感依赖性。
  经典动力学的传统观点认为:系统的长期行为对初始条件是不敏感的,即初始条件的微小变化对未来状态所造成的差别也是很微小的。可混沌理论向传统观点提出了挑战。混沌理论认为在混沌系统中,初始条件的十分微小的变化经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。我们可以用在西方流传的一首民谣对此作形象的说明。这首民谣说:
  丢失一个钉子,坏了一只蹄铁;
  坏了一只蹄铁,折了一匹战马;
  折了一匹战马,伤了一位骑士;
  伤了一位骑士,输了一场战斗;
  输了一场战斗,亡了一个帝国。

这说明,“数值天气预报”在一定程度上也具有不可预测性。基于这个发现和广泛的研究,洛伦兹1972年12月29日在华盛顿的美国科学发展学会上发表了一篇演说,题为《可预测性:一只在巴西翩翩起舞的蝴蝶可否在德克萨斯州引起龙卷风?》。

赌博信誉平台排行榜正规的3d赌博app下载 ,他提出了一个貌似荒谬的论断:

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“一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。”

网赌网址 ,演说的大意为:一只亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,两周后,可能在美国德克萨斯州引起一场龙卷风。

蝴蝶扇动翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并产生微弱的气流,而微弱的气流的产生,又会引起四周空气系统产生相应的变化,由此引起一个连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。

原因在于,蝴蝶翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并引起微弱气流的产生,而微弱气流的产生,又会引起它四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起连锁反映,最终导致天气系统的极大变化。

网赌最佳平台 ,洛伦兹把这种运动的研究,称之为——

正规赌钱游戏平台 ,洛伦兹的演讲和结论给人们留下了极其深刻的印象。从此以后,所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走、声名远扬了。蝴蝶效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性,初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。我们可以用广泛流传的一首民谣对蝴蝶效应做出形象的说明,这首民谣说:

混沌理论

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混沌理论,就是这样一种用以探讨动态系统中无法用单一的数据关系,而必须用整体、连续的数据关系才能加以解释及预测的行为。

丢失一个钉子,坏了一只蹄铁;

混沌理论的精髓,就是结果的不可预见性和过程的可推导性。

坏了一只蹄铁,折了一匹战马;

“蝴蝶效应”是关于混沌学的一个比喻。也是蝴蝶效应的真实反应:

折了一匹战马,伤了一位骑士;

初始条件十分微小的变化,经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。

伤了一位骑士,输了一场战斗;

“蝴蝶效应”的来源,是有一次洛伦兹正在电脑上计算天气预报的数据。当时的电脑运算还比较慢,于是他为了省事,在某一次计算的时候,没有从头计算,而是使用了上一次计算的结果。为了省事,他还抹掉了结果很后面的几位小数,把它当成新的参数输入了计算机里。然后他就下楼去喝咖啡了。

输了一场战斗,亡了一个帝国。

结果一个小时回来以后,神奇的事情发生了。他发现这次计算出来的天气模拟结果,完全突破了之前的设定框架,得出的数据和预测的完全不同。

马蹄铁上的一个钉子是否丢失,本是一种十分微小的变化,但其“长期”效应是一个帝国的存与亡。这就是“蝴蝶效应”在军事和政治领域中的应用。是不是有点不可思议?但是事实就是如此,一些看似极微小的事情却有可能造成非常严重的后果,因此在任何事情上都应做到防微杜渐。天气预报可信吗有趣的是,在洛伦兹发表划时代的论文之后,传媒上就充满了关于“蝴蝶效应”五花八门的报道,它们似乎都简单地宣布“天气预报是不可能的”。

洛伦兹发现,在大气运动过程中,即使各种误差和不确定性很小,也有可能在过程中将结果积累起来,经过逐级放大,形成巨大的大气运动。微小的误差是难以避免的,所以,长期的准确预测天气是不可能的。

但洛伦兹本人的思想并非如此简单,他的意思是天气预报并不能做到完全准确。当天气急剧变化,预报又未能准确反映,大家很自然会想起“天有不测风云”这句话。究竟这话有没有科学基础?天气预报往往不够准确,这是计算出现问题,还是科学尚有不足​之处呢?

这件事让他发现,如果要模拟一个复杂系统的结果,哪怕是关键因子的一点点细微的差异,也可以导致结果的彻底变化。

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于是,他形象地将这一特征以“蝴蝶扇动翅膀”的方式进行阐释,于是便有了“蝴蝶效应”的说法。

虽然二十世纪的科学出现了相对论及量子力学等新理论,但牛顿力学在一般日常生活上——包括天气预报、建筑设计、飞机工程等——仍然适用。近年来,随着信息技术的高速发展,以牛顿力学为基础来模拟天气的变化——一般称为“数值天气预报”,已经成为预测天气的一个主流。

这个小小的意外,开启了混沌学这门新的学科。

为了使数值天气预报更加准确,科学家双管齐下:一方面深入研究大气的复杂微妙的变化,例如台风的内部结构,雷暴的生成消失过程等,务求精益求精;另一方面加强气象观测,例如增加观测点,发展卫星及雷达技术等,从而获得更多的气象资料。其实,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。

洛伦兹对这个新现象得出结论:

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、气压、卫星风云信息等),也难以获得长期准确的天气预报。洛伦兹用超人的毅力将影响天气的500万个变量压缩到3个变量。以数学家的眼光和风格,实实在在地证明一个简单的三阶非线性系统就能出现“混沌”,从而令人信服地证明天气系统是混沌的。

对于一切复杂系统下,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性。初始条件十分微小的变化,经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。

如果一个系统的演变过程,对初始状态非常敏感,人们就称它为——

混沌系统

混沌系统不仅可以被发现,而且可以被改变。

西方世界流传的一首民谣,对“混沌系统”做了一个形象的说明:

丢失一个钉子,

坏了一只蹄铁;

坏了一只蹄铁,

折了一匹战马;

折了一匹战马

伤了一位骑士;

伤了一位骑士,

输了一场战争;

输了一场战争,

亡了一个帝国。

马蹄铁上一个钉子的丢失,本是初始条件的十分微小的变化,但其“长期”效应却是一个帝国存与亡的根本差别。

值得一提的是,虽然我们很难预测北京明年的今天早上8点具体温度是多少,但我们肯定知道,它一定在某个范围内。比如一定不会是50摄氏度,也不可能是零下20摄氏度。也就是说,精确的天气预测虽然几乎不可能,但“气候”确是可预知的。在一定的区域内,气候是有规律的,可预测的,可感知的。

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