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蝴蝶效应(ButterflyEffect)是指在一个动力系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。
美国气象学家爱德华·罗伦兹(EdwardLorenz)1963年在一篇提交纽约科学院的论文中分析了这个效应。“一个气象学家提及,如果这个理论被证明正确,一个海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变化。”在以后的演讲和论文中他用了更加有诗意的蝴蝶。对于这个效应最常见的阐述是“一个蝴蝶在巴西轻拍翅膀,可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风。”
蝴蝶效应通常用于天气,股票市场等在一定时段难于预测的比较复杂的系统中。
此效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖xìng,初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。
“蝴蝶效应”在社会学界用来说明:一个坏的微小的机制,如果不加以及时地引导、调节,会给社会带来非常大的危害,戏称为“龙卷风”或“风暴”;一个好的微小的机制,只要正确指引,经过一段时间的努力,将会产生轰动效应,或称为“革命”。
“蝴蝶效应”在混沌学中也常出现。又被称作非线xìng。
【详述】
蝴蝶效应是气象学家洛伦兹1963年提出来的。
其大意为:美国麻省理工学院气象学家爱德华•;罗伦兹的发现谈起。为了预报天气,他用计算机求解仿真地球大气的13个方程式,意图是利用计算机的高速运算来提高长期天气预报的准确xìng。1963年的一次试验中,为了更细致地考察结果,他把一个中间解0.506取出,提高jīng度到0.506127再送回。而当他到咖啡馆喝了杯咖啡以后回来再看时竟大吃一惊:本来很小的差异,结果却偏离了十万八千里!再次验算发现计算机并没有毛病,罗伦兹(Lorenz)发现,由于误差会以指数形式增长,在这种情况下,一个微小的误差随着不断推移造成了巨大的后果。他于是认定这为:“对初始值的极端不稳定xìng”,即:“混沌”,又称“蝴蝶效应”,亚洲蝴蝶拍拍翅膀,将使美洲几个月后出现比狂风还厉害的龙卷风!
其原因在于: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,由此引起连锁反应,最终导致其他系统的极大变化。
此效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖xìng,初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。
线xìng,指量与量之间按比例、成直线的关系,在空间和时间上代表规则和光滑的运动;而非线xìng则指不按比例、不成直线的关系,代表不规则的运动和突变。如问:两个眼睛的视敏度是一个眼睛的几倍?很容易想到的是两倍,可实际是6-10倍!这就是非线xìng:1+1不等于2。
激光的生成就是非线xìng的!当外加电压较小时,激光器犹如普通电灯,光向四面八方散shè;而当外加电压达到某一定值时,会突然出现一种全新现象:受激原子好像听到“向右看齐”的命令,发shè出相位和方向都一致的单sè光,就是激光。
非线xìng的特点是:横断各个专业,渗透各个领域,几乎可以说是:“无处不在时时有。”
如:天体运动存在混沌;电、光与声波的振荡,会突陷混沌;地磁场在400万年间,方向突变16次,也是由于混沌。甚至人类自己,原来都是非线xìng的:与传统的想法相反,健康人的脑电图和心脏跳动并不是规则的,而是混沌的,混沌正是生命力的表现,混沌系统对外界的刺激反应,比非混沌系统快。
由此可见,非线xìng就在我们身边,躲也躲不掉了。
1979年12月,洛伦兹(Lorenz)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sè彩,更在于其深刻的科学内涵和内在的哲学魅力。
科学家给混沌下的定义是:混沌是指发生在确定xìng系统中的貌似随机的不规则运动,一个确定xìng理论描述的系统,其行为却表现为不确定xìng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xìng动力系统的固有特xìng,是非线xìng系统普遍存在的现象。牛顿确定xìng理论能够完美处理的多为线xìng系统,而线xìng系统大多是由非线xìng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。洛伦茨第一次发现混沌现象,至今,关于混沌的研究一直是科学家、社会学家、人文学家所关注的。研究混沌,其实就是发现无序中的有序,但今天的世界仍存在着太多的无法预测,混沌,这个话题也必将成为全人类xìng的问题。在此,由于知识有限,我们只是做了极其肤浅的介绍和引入,希望有更多的同学能走进混沌之门,以更深邃的眼光来审视这个世界。今后或许能致力于此方面的研究。
总之,混沌规律只能洞察、揣摩、直觉、推测,而不能揭示、推演和jīng确描述。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。
马蹄铁上一个钉子是否会丢失,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。这就是军事和政治领域中的所谓“蝴蝶效应”。
“蝴蝶效应”的理论以实证手段证明了中国1300多年前《礼记·经解》:“《易》曰:‘君子慎始,差若毫厘,缪以千里。’”《魏书·乐志》:“但气有盈虚,黍有巨细,差之毫厘,失之千里。”的哲学思想,从这点说明感知比认知来得直接,其所谓的吸引子就是《混元场论》中元外场作用,其《混沌学》的非线xìng理论就是《混元场论》场中对象元dú lì的绝对计数时间体系
有点不可思议,但是确实能够造成这样的恶果。一个明智的领导人一定要防微杜渐,看似一些极微小的事情却有可能造成集体内部的分崩离析,那时岂不是悔之晚矣?横过深谷的吊桥,常从一根细线拴个小石头开始。
蝴蝶效应与混沌学理论
蝴蝶效应是混沌学理论中的一个概念。它是指对初始条件敏感xìng的一种依赖现象:输入端
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