一只蝴蝶在巴西搧动了一下翅膀,能诱发一场德州的龙卷风吗?
相信我们都听过这个“蝴蝶效应”的说法。
相传,这是在1972年,荷兰数学家
洛伦兹
在参加一次重大研讨会时,因为迟迟没有给出自己的演讲标题,组织方就自作主张替他拟定的讲题。蝴蝶效应的概念也由此而生。
亨德里克·安东·洛伦兹(1853这里写错了)
蝴蝶效应的想法在当时引起了很大的轰动。有些电影,文学和音乐是以此为灵感进行创作的。例如:《通天塔》《蝴蝶效应》等等
摩洛哥的一次走火,不重要的一起事件,却将改变一对美国夫妇,一个墨西哥保姆,和一个日本女孩的生活和命运。
环环相扣的小事件,最终导致重大的后果。
电影反思了人类的命运,终究是
交托于随机
?
抑或是必然
手中?
可惜的是,洛伦兹的创意,只有一小部分进入到公共意识领域。混沌理论,是否仅限于说明,现实中无法预测未来呢?科学家会满足于如此消极的结果吗?
洛伦兹的“蝴蝶”正是说明了,即便我们再渺小,还是能够对这个世界产生影响的。
而实际上,洛伦兹的理论远比这些丰富得多。
本期,让我们继续探秘这个实际上跟我们息息相关的“混沌”理论吧。
“蝴蝶效应”真的存在吗?
天气预报是如何完成的?
洛伦兹吸引子是
什么
?
SRB测度是什么
?
我们是否能掌控自己的未来?
基于混沌的统计稳定性,未来天气是可以预测的
本期内容:smale马蹄模型、洛伦兹吸引子、混沌的统计稳定性、SRB测度。每一个部分基本上
能让大多数人看懂
,而且
很有意思
,看完后一定能给你有所启迪。大家看完之后,
不妨
看看是否跟木鱼有同样的感悟呢,欢迎留言探讨。
混沌数学的发展,主要是从上个世纪的后半部分开始,算是发展得相当晚的。我个人觉得,可能和混沌系统需要大量的计算才能找出其中的规律性有关。这些大量的计算,很多都是需要依靠计算机来完成的。而计算机技术的发展,就是开始于混沌数学发展的那个年代。
这样看来,真的是有了得心应手的工具,才进一步有了更多的知识和更大的探索区域呢。
洛伦兹吸引子
在此之前,我们对于混沌可能更多的是理解成为简单的蝴蝶效应,又或者是把它当成木星上的大红斑,但实际上,我们如果仔细思考混沌的特点,会发现它很有可能是非常普遍的。
混沌的
小范围的初始条件敏感性
,和
大范围的结构稳定性
,其实还让我联想到了一些数学之外的事情,比如,在历史长河中,
个体的命运
,所呈现的无常、随机、起落,这可以说是小范围的初始条件敏感性。而从整体来说,历史发展又蕴含了强烈的规律和必然性,这可以对应混沌“大范围的结构稳定性”了。仔细想来,
历史真是一个混沌系统的典型模型
呢。
混沌所蕴含的
混乱与有序同时存在
的本质,与这个混沌理论可以适用的广泛程度,其实是可以在某种程度上
大幅度提升人类对这个世界的理解
的。
混沌的一些现象,其实早已经通过大自然植入在我们心里,只是我们并不知道而已。
比如,我们都了解,好好学习,并不能够影响到今天的运气好坏,因为
混沌系统小范围内敏感于初始条件的极细微差异
,不过我们都了解,如果我们总是好好学习,之后总有一天我们的成绩会好,因为
整体的结构是具有SRB测度
,所以成绩的提升,其实是具有
稳定概率
的。
说实话,当我第一次看完这部作品的时候,我的内心其实比起看完《维度》后更加兴奋。
真正伟大而影响深远的知识,是可以减少人们对未来事物的预测和结果之间的误差的
。而“混沌”的概念,无疑是帮助我们更加从本质了解这个世界的重要一环。
这样想来,数学是不是跟我们每一个人都息息相关?文末传送门给大家预备了几期数学甜点,大家尽情享受吧。
最后,让我们欣赏下法国博物学家布丰(Buffon)曾写下的优美篇章